La toute nouvelle entreprise NANOJURA, émanation de DIGITAL SURF, se lance sur le marché avec deux produits d'appel. Le premier, une série de profilomètres de haute précision, permet de caractériser les surfaces (micro- et nanogéométrie et texture 2D et 3D). Le second, en cours de transfert, est un microscope qui va regarder au c¶ur de la matière, sous la surface. Il a été développé par le LPMO de l'Institut FEMTO-ST.
• Son fonctionnement repose sur un principe simple : un laser puissant vient chauffer la surface de l'échantillon de façon modulée. La matière, sous l'effet de la chaleur, se dilate et les variations de volume engendrées suivent la période du signal du laser. Une sonde optique à haute résolution (10-15 m) vient ensuite récupérer le signal et ainsi mesurer à la fois l'amplitude de la dilatation périodique et la réflectivité, qui varie également avec la température. En balayant toute la surface de l'échantillon, il est ainsi possible d'obtenir cinq images simultanément. Les images présentées ci-dessous ont été obtenues sur un échantillon de nickel polycristallin dont la structure subsurfacique a été révélée lors du balayage. L'image optique d'un objet absorbant renseigne sur l'état de la surface. Les deux images thermiques (l'une en amplitude, l'autre en phase) font ressortir les contrastes liés à l'orientation cristalline. Enfin, deux images thermoélastiques, (l'une en amplitude, l'autre de la phase) permettent de visualiser les grains des matériaux.
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1 – Image optique
2 – Image de phase thermoélastique
3 – Image d'amplitude thermique
Images obtenues sur un échantillon
de nickel polycristallin
Taille des images : 256 x 256 œm
Puissance d'excitation : 360 mW
• En terme de performances, ce microscope peut discriminer des structures insérées dans une matrice jusqu'à moins 100 nm d'épaisseur. La profondeur maximale d'investigation est de l'ordre de 100 œm. Le microscope est opérationnel pour la plupart des matériaux et donc des composants. Il est typiquement adapté pour vérifier et qualifier la qualité de l'interface entre deux couches de matériaux différents, et trouve des applications dans tout le champ de la microélectronique, où il est très sensible aux implantations.
• Dix-huit mois de travail sont encore nécessaires pour transférer la tête du microscope et en faire un produit commercial compétitif, ce qui est peu au regard des vingt années de recherche consacrées à son développement en laboratoire. DIGITAL SURF apporte toutes les briques élémentaires nécessaires au fonctionnement du microscope, à la fois logicielles et composants, le LPMO apporte son savoir-faire pour la tête du microscope thermoélastique. NANOJURA se charge d'assembler ces différents éléments et de commercialiser cet outil de métrologie haute précision.
• Ce projet s'inscrit dans le pôle de compétitivité Microtechniques Ÿ, dans le volet Nano4D Ÿ. Il vient répondre à une très forte demande du monde industriel des microtechniques, avide de pouvoir caractériser sa production avec une haute résolution
Bernard Cretin – Pascal Vairac
Département LPMO
Institut FEMTO-ST (UMR 6174)
Université de Franche-Comté / UTBM / ENSMM / CNRS
Tél. 03 81 85 39 76
bernard.cretin@femto-st.fr
pascal.vairac@femto-st.fr
