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Articles Techniques

Caractérisation par microscopie capacitive à balayage de dispositifs nanoélectroniques à vide

Les efforts pour rendre les composants et systèmes électroniques utilisant des dispositifs à semi-conducteurs résistants contre les effets du rayonnement et de la chaleur pour une utilisation dans les voyages spatiaux sont devenus une opération d'ingénierie de haute importance pour les agences d'exploration spatiale à travers le monde. Ce travail est non seulement très long mais également cher puisque la majorité des solutions disponibles sont plus coûteuses et technologiquement plus anciennes que ce qui est généralement à la disposition des consommateurs dans d'autres types d'applications. Pour faire face aux inconvénients de l'utilisation de dispositifs à semi-conducteurs dans l'espace, la recherche commence à relancer la technologie des tubes à vide en utilisant des modèles de fabrication à base de silicium comme solution alternative. Dans cette recherche, un dispositif nanoélectronique à vide nouvellement développé a été caractérisé par microscopie capacitive à balayage (scanning capacitance microscopy — SCM) en utilisant un système de microscopie à force atomique (atomic force microscopy — AFM) Park NX20 pour évaluer sa viabilité en tant que transistor.

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Imagerie non contact véritable de divers échantillons

La nécessité de mesurer les caractéristiques des surfaces des échantillons est devenue de plus en plus importante pour de nombreuses applications telles que la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs et le suivi des caractéristiques structurelles des échantillons biologiques. Il existe des techniques AFM qui sont utilisées dans la mesure de la topographie de l'échantillon. Le mode contact intermittent et le mode contact en sont des exemples. Cependant, ces modes nécessitent une interaction pointe-échantillon qui peut endommager l'échantillon et dégrader la qualité de la pointe. La nécessité d'une technique qui permette de mesurer la topographie de surface sans toucher la surface de l'échantillon est très présente, en particulier pour les échantillons sensibles à la déformation de la surface.

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SmartScan et AutoScript de Park : Amélioration du débit opérationnel et de la productivité de l'utilisateur

La microscopie à force atomique (AFM) a été développée à l'origine dans les années 1980. La première utilisation dans le cadre d'une expérimentation publiée a eu lieu en 1986. Le fonctionnement de l'AFM est basé sur l'utilisation d'un levier avec une pointe de sonde fine, avec un rayon de courbure moyen de quelques nanomètres, pour balayer la surface d'un échantillon. Les déflexions et torsions du levier lorsque la pointe de la sonde trace la topographie de la surface de l'échantillon sont enregistrées et rendues par la suite en une image générée par ordinateur pour être analysée par l'utilisateur. Au fil du temps, l'AFM a vu un certain nombre d'avancées importantes qui lui ont permis de mesurer d'autres types de signaux sur des échantillons, et non seulement des rétroactions mécaniques.

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Dommages du rayonnement solaire sur un cheveu caractérisés en utilisant la microscopie à force atomique

Les produits de protection contre le soleil tels que les chapeaux, les crèmes solaires et les vêtements sont couramment utilisés pour prévenir les irritations et les lésions de la peau, mais peu de produits pour la protection des cheveux existent. La recherche sur les effets des rayonnements lumineux du soleil sur les cheveux permettra de déterminer si oui ou non il est utile de s'en préoccuper, en particulier pour les blonds, dont les cheveux sont moins photostables. Avec le microscope à force atomique (AFM) Park NX20 et le mode automatique de son logiciel facile à utiliser Park SmartScan, des images d'un cheveux peuvent être produites pour comparer sa topographie nanométrique avant et après une exposition prolongée à la lumière du soleil. L'analyse de l'échantillon post-exposition se concentrera sur les changements topographiques qui indiquent des dommages structuraux, ainsi que sur une analyse d'une coupe transversale afin d'évaluer les changements internes possibles.

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Microscopie à force atomique ultra-haute résolution

Le but de toutes les formes de microscopie est de permettre l'observation d'objets de plus en plus petits et de leurs détails et caractéristiques qui ne peuvent être vus sans assistance. Bien entendu, le cours de la recherche scientifique implique que nous testions au final les limites absolues des techniques de métrologie disponibles et la microscopie à force atomique (AFM) ne fait pas exception. On a démontré que l'AFM était capable de générer des images avec des résolutions suffisamment élevées pour visualiser les caractéristiques des échantillons mesurées en fractions de nanomètres.

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Imagerie rapide avec la microscopie à force atomique Park NX10

La microscopie à force atomique a fourni à ceux qui travaillent dans la recherche et l'industrie des mesures à l'échelle nanométrique et de l'imagerie haute définition, mais a longtemps été limitée par sa vitesse d'imagerie relativement lente. Pour certaines applications telles que la nucléation et la croissance des cristaux, le transport des matériaux et de processus d'auto-assemblage des protéines [1-3], il est important de garder une trace des changements dans la topographie et le transport des particules. Pour de telles études, un AFM doit être en mesure de prendre des images aussi vite que possible sans pour autant nuire à l'exactitude des données et la répétabilité nécessaire pour reproduire l'opération. Afin de relever ce défi, les ingénieurs de Park Systems se sont surpassés pour améliorer leurs systèmes AFM existants pour balayer à une fréquence accrue sans perte de résolution et de précision et sans qu'il y ait besoin d'une installation supplémentaire coûteuse.

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Les défauts de wafers ne peuvent échapper à Park Sytems

Obtenir une information de qualité sur les défauts des wafers de semi-conducteurs a une importance fondamentale pour les fabricants. Ces défauts peuvent être rapidement identifiés grâce à des techniques de dispersion de lumières laser, mais il faut ensuite les vérifier, étape pour laquelle il existe deux méthodes différentes : la microscopie à balayage électronique (SEM) et la microscopie à force atomique (AFM).

L’AFM présente de nombreux avantages par rapport à la SEM puisqu’à la différence de celle-ci, elle fournit des images de haute résolution en 3D, ainsi que des cartes topographiques détaillées qui permettent de caractériser les défauts (taille, profondeur etc.) avec une précision inédite. En outre, les faisceaux des électrons de la SEM peuvent potentiellement « brûler » la zone à explorer, tandis que l’AFM de Park (qui opère sans contact entre le microscope et l’échantillon) s’assure que la superficie du wafer ne souffre d’aucune altération. L’AFM conventionnelle est néanmoins plus lente et compliquée que la SEM : un technicien très qualifié doit fournir de nombreux efforts pour réviser quelques défauts par jour.

Mais ceci n’est pas un problème grâce à la révision automatique de défauts de l’AFM (ADR AFM) de Park Systems. L’entreprise a appliqué à l’ADR AFM le système d’exploration de disque dur et introduit désormais la révision des défauts sur les wafer en silicium jusqu’à 300 mm. l’ADR AFM de Park Systems permet d’obtenir des images de quatre à 10 défauts par heure et n’importe quel technicien peut réaliser cette opération sans avoir à être présent de manière constante. Cela permet d’augmenter la productivité de 1000 %.

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