La miniaturisation croissante des composants électriques dans l'industrie nécessite une nouvelle technique d'imagerie à l'échelle nanométrique. Le chercheur de Delft Gerard Verbiest et l'ASML ont développé une première méthode de preuve de concept qu'ils prévoient maintenant de développer davantage. La méthode utilise le même principe que l'échographie dans les grossesses, mais sur un beaucoup, échelle beaucoup plus petite.

Ultrason

"Techniques d'imagerie non destructives existantes pour la nanoélectronique, comme la microscopie optique et électronique, ne sont pas assez précis ou applicables à des structures plus profondes, " explique Gérard Verbiest de la faculté 3mE de Delft. " L'échographie est une technique 3D bien connue à macro-échelle. L'avantage ici est que cela fonctionne pour chaque échantillon. Cela fait des ultrasons un excellent moyen de cartographier la structure 3D d'un échantillon non transparent de manière non destructive." Et pourtant, la technologie des ultrasons à l'échelle nanométrique n'existait pas encore. En effet, la résolution de l'imagerie ultrasonore est fortement déterminée par la longueur d'onde du son utilisé, et c'est généralement autour d'un millimètre.

AFM

« Pour améliorer cela, l'échographie a déjà été intégrée dans un microscope à force atomique (AFM), " Verbiest poursuit. " L'AFM est une technique qui vous permet de numériser et de cartographier des surfaces de manière extrêmement précise avec une petite aiguille. L'avantage ici est que ce n'est pas la longueur d'onde mais la taille de la pointe de l'AFM qui détermine la résolution. Malheureusement, aux fréquences utilisées jusqu'à présent (1-10 MHz), la réponse de l'AFM est faible et peu claire. Nous voyons quelque chose, mais ce n'est pas clair exactement ce que nous voyons. La fréquence du son utilisé devait donc être encore augmentée, à la gamme GHz, et c'est ce que nous avons fait."

Augmenter la fréquence est quelque chose qui n'est devenu possible que récemment, Verbiest explique. « Nous y parvenons grâce à la photoacoustique. L'utilisation de l'effet photoacoustique permet de générer des impulsions sonores extrêmement courtes. Nous avons réussi à intégrer cette technique dans un AFM. Avec la pointe de l'AFM, nous pouvons focaliser le signal. Notre installation est prête, et nous avons fait les premiers tests."

Biologie cellulaire

Comme mentionné, la nouvelle méthode est particulièrement intéressante pour la nanoélectronique. "Si vous voulez faire des puces encore plus petites avec des motifs encore plus petits à l'avenir, alors c'est l'étape que vous devez franchir, " dit Verbiest. " Par exemple, pour permettre de superposer deux couches l'une sur l'autre avec une précision nanométrique."

"Mais il y a certainement aussi des applications potentielles en dehors de l'électronique. Vous pouvez l'utiliser en biologie cellulaire pour créer une image 3D détaillée d'une seule cellule vivante, par exemple de la façon dont les mitochondries sont repliées dans une cellule. Et en science des matériaux, vous pourriez l'utiliser pour la recherche sur le transport de chaleur dans un matériau étonnant tel que le graphène."

Des progrès rapides

Verbiest a fait des progrès rapides. "Un chercheur post-doctoral travaille sur ce projet depuis avril de l'année dernière et un doctorant depuis octobre. Ainsi, en huit mois environ, nous avons réussi à faire les premières mesures avec notre installation et nous continuerons à développer ceci dans la période à venir. ASML, qui détient également la propriété intellectuelle, prendra en charge la recherche et, espérons-le, accélérera l'application industrielle de la nouvelle méthode. Mais ça, bien sûr, dépend des résultats que nous obtenons.