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Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article décrit le contexte du développement et la mise en œuvre d’un microscope à force atomique métrologique. C’est un instrument de référence, traçable au système international d’unités et dédié à la pratique de la nanométrologie dimensionnelle. Sa conception spécifique permet de maîtriser l’incertitude de mesure. Il est principalement utilisé pour l’étalonnage des étalons couramment employés dans le domaine de la microscopie en champ proche ou de la microscopie électronique.
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Sébastien DUCOURTIEUX : Ingénieur de recherche en nanométrologie - Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE), pôle de recherche en métrologie avancée, équipe nanométrologie, Trappes, France
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Benoît POYET : Ingénieur de recherche en nanométrologie - Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE), pôle de recherche en métrologie avancée, équipe nanométrologie, Trappes, France
INTRODUCTION
Cet article décrit le contexte du développement et la mise en œuvre d’un microscope à force atomique métrologique. C’est un instrument de référence, traçable au Système international d’unités et dédié à la pratique de la nanométrologie dimensionnelle. Sa conception spécifique permet de maîtriser l’incertitude de mesure. Il est principalement utilisé pour l’étalonnage des étalons couramment employés dans le domaine de la microscopie en champ proche ou de la microscopie électronique.
This article describes the context of the development and the implementation of a metrological atomic force microscope. This is a reference instrument traceable to the International System of Units and dedicated to the practice of dimensional nanometrology. Its specific design allows a control of the measurement uncertainty. It is mainly used for the calibration of standards usually employed in the field of scanning probe microscopy or scanning electron microscopy.
microscopie à force atomique, nanométrologie dimensionnelle, état de l’art, traçabilité, SI, étalon.
atomic force microscopy, dimensional nanometrology, State of the art, traceability, SI, standard.
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Introduction
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7. Conclusion et perspectives
Les AFM métrologiques, encore exclusivement développés au sein des laboratoires de métrologie, sont de plus en plus répandus. Ils permettent d’établir une voie de traçabilité au sens métrologique du terme entre la définition du mètre du Système international d’unité et les grandeurs dimensionnelles accessibles dans le domaine de la microscopie en champ proche et de la microscopie électronique. Ils sont alors mis au service de la recherche et de l’industrie pour fournir des solutions d’étalonnage sur les structures de référence rencontrés dans ces deux domaines. Ils peuvent également être mis à contribution pour la mesure de haute exactitude sur des produits avancés présentant des structures nanométriques. Ces instruments bénéficient des derniers développements réalisés dans le domaine de la microscopie à force atomique. Leur évolution est principalement guidée par les besoins en termes de traçabilité et de mesures rencontrés dans le pays à l’origine du développement. Aujourd’hui, ces mAFM évoluent pour s’adapter aux besoins de mesures sur des gammes de balayage étendues (centimétrique voire décimétrique) nécessaires dans le secteur de l’optique et de la microélectronique (masques, wafers). Les derniers développements portent vers les modes de fonctionnement 3D qui utilisent des pointes évasées à l’instar des CD-AFM ou AFM-3D et qui permettent d’accéder à la mesure de largeur de trait ce qui n’est pas possible avec un AFM standard du fait du mode de balayage et surtout des phénomènes d’élargissement des motifs liés à la géométrie de la pointe. Les interféromètres ne sont pas en reste. Les derniers développements portent sur l’augmentation des performances atteintes avec ce type de capteur (meilleure non-linéarité, meilleure correction des effets d’indice de l’air). Pour réduire les dérives, la tendance générale est à la réduction drastique des sources de chaleurs embarquées et à l’augmentation des cadences d’acquisition. C’est donc naturellement que le domaine s’intéresse aux développements assez récents liés au video AFM ou high speed AFM.
L’ensemble de ces développements liés aux AFM métrologiques ont permis de rendre traçable la mesure dimensionnelle à l’échelle nanométrique à partir d’un AFM. Mais un AFM permet de mesurer...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - The Royal Society & The Royal Academy of Engineering - Nanoscience and nanotechnologies : opportunities and uncertainties - http://www.nanotec.org.uk/finalReport.htm (juillet 2004).
-
(2) - TODUA (P.-A.) - Metrology and standardization in nanotechnologies and the nanoindustry - Meas. Tech. Vol 51, N° 5, 462-469 (2008).
-
(3) - SCHRURS (F.), LISON (D.) - Focusing the research efforts - Nature Nanotechnology, vol. 7 (septembre 2012).
-
(4) - Nanometrology - Smart Materials Bulletin, vol. 4, 7-10 (avril 2002).
-
(5) - Bureau international des poids et mesures (BIPM) - Le Système international d’unités - 8e édition (2006).
-
(6) - * - Comptes Rendus de la 17e CGPM (1983), 97 (1984).
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