FR3107962A1 - Dispositif de détection pour microscope à sonde locale - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau (40) d’un microscope à sonde locale (50). Le dispositif de détection comprend une sonde (20A, 20B, 20C) comportant un support (21A, 21B, 21C), un levier (22A, 22B, 22C) s’étendant à partir du support (21A, 21B, 21C), une pointe (23A, 23B, 23C) disposée à une extrémité du levier (22A, 22B,22C), à l’opposé dudit support (21A, 21B, 21C). La sonde (20A, 20B, 20C) a des dimensions réduites par rapport au berceau (40) et le dispositif de détection (30A, 30B, 30C) comprend un adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) pour adapter ladite sonde (20A, 20B, 20C) au berceau (40). L’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) par des moyens de collage comprenant au moins une colle. Figure pour l’abrégé : Fig. 12

Description

Dispositif de détection pour microscope à sonde locale

La présente invention concerne un dispositif de détection pour un microscope à sonde locale, un procédé de fabrication de ce dispositif de détection ainsi qu’un microscope à sonde locale comprenant un tel dispositif de détection.

La microscopie à sonde locale, également appelée microscopie de champ proche, est une technique de microscopie permettant de cartographier un relief en balayant la surface à imager à l’aide d’une pointe appartenant à une sonde. La haute résolution obtenue par cette technique de microscopie permet d’observer des objets aussi petits que des atomes, ce qui est physiquement impossible avec un microscope optique, quel que soit son grossissement. La microscopie à sonde locale est devenue en quelques décennies un outil indispensable pour la métrologie des surfaces et pour la recherche scientifique, notamment dans le développement des nanotechnologies et l’industrie des semi-conducteurs.

Parmi les différents types de microscopes à sonde locale, on distingue par exemple le microscope à force atomique (ou «AFM» pour «Atomic Force Microscopy» en anglais), le microscope à effet tunnel (ou «STM» pour «Scanning Tunneling Microscope» en anglais), le microscope optique en champ proche (ou «SNOM» pour «Scanning Near-field Optical Microscope» en anglais) dont la lumière utilisée est dans la gamme infra rouge ou terahertz. Chacun de ces types de microscope à sonde locale utilise des propriétés physiques particulières pour cartographier un relief. Ainsi, le microscope à force atomique utilise la force de répulsion entre d’une part les nuages électroniques des atomes de la surface à imager et d’autre part les nuages électroniques des atomes de la pointe. Selon le paramétrage, l’utilisateur peut également mesurer les forces attractives s’exerçant entre la pointe et l’échantillon. Le microscope à effet tunnel, quant à lui, mesure la topographie à l’aide du courant tunnel apparaissant entre une pointe conductrice et la surface conductrice à cartographier. Le microscope optique en champ proche utilise la présence d’ondes optiques évanescentes à la périphérie immédiate d’une surface transparente, ces ondes optiques étant captées ou diffusées par la sonde locale. Il convient de distinguer la grandeur d’intérêt et la méthode de contre-réaction pour conserver la distance pointe-surface constante. La contre-réaction est toujours assurée par les forces des points de surface comme en AFM.

Ces différents microscopes à sonde locale ont comme point commun le déplacement d’une pointe très fine sur une surface. Ce déplacement est assuré par des actionneurs de résolution nanométrique, par exemple de type piezo-électrique. L’électronique associée permet un asservissement vertical de la position de la pointe en fonction du relief de la surface, mais également la lecture d’une grandeur physique qui diffère selon le type de microscope.

Le document EP0444697 décrit plus particulièrement un microscope à force atomique. Comme il a déjà été indiqué, la microscopie à force atomique est une technique de microscopie à sonde locale. Plus particulièrement la microscopie à force atomique utilise une technique à balayage développée à partir des années quatre-vingt et permettant d’atteindre une résolution à l’échelle atomique. Contrairement à la microscopie à balayage à effet tunnel, la microscopie à force atomique n’est pas limitée à la formation d’images de surfaces conductrices, ce qui la rend adaptée à des matériaux isolants, semi-conducteurs, voire même à des échantillons de nature biologique. Cette technique trouve application dans de nombreux domaines de la recherche pure et appliquée, mais également dans l’industrie microélectronique. Une introduction générale aux principes de l’AFM est fournie par l’article de F. J. Giessibl et C. F. Quate «Exploring the nanoworld with atomic force microscopy», Physics Today, décembre 2006, pages 44-50.

Le microscope à force atomique du document EP0444697 comprend une sonde locale comportant un support de forme globalement parallélépipédique ayant une certaine longueur et une certaine largeur, un levier s’étendant à partir du support et une pointe disposée à une extrémité de ce levier à l’opposé du support. Un plateau mobile assure le mouvement de l’échantillon par rapport à la sonde, ce qui permet à la pointe de se déplacer le long de la surface de cet échantillon. Lorsque la pointe se déplace sur l’échantillon, un rayon laser est envoyé par un laser de mesure sur la surface supérieure du levier, c’est-à-dire sur la surface du levier opposée à celle portant la pointe de la sonde. Ce rayon laser est dévié vers un système de mesure optique. Ainsi, des mouvements de la pointe initiés par des irrégularités de la surface de l’échantillon modifient la course du rayon laser. Ces déviations du laser sont immédiatement détectées et traitées par le système de mesure optique. Dans le document EP0444697, la sonde («micro-cantilever» 111) est portée par un berceau («lever seat», 109) fixé par une vis au reste du microscope à force atomique. La sonde est solidarisée au berceau par des moyens adhésifs. Le berceau assure ainsi un pré-alignement de la sonde avec le microscope à force atomique. Au cours de l’utilisation du microscope à force atomique, il est parfois nécessaire de changer de sonde, notamment lorsque la pointe de ladite sonde est usée du fait de contacts répétés avec les surfaces des échantillons. La sonde est alors simplement décollée du berceau. En effet, on évite de dévisser le berceau à chaque changement de sonde pour ne pas avoir à régler à chaque fois le pré-alignement de ce berceau avec le microscope à force atomique. Dès lors, dans ce mode de réalisation, seule la sonde sert de consommable à l’utilisateur.

Dans le document EP0444697, la largeur de la sonde est identique à la largeur du berceau. Le positionnement de la sonde sur le berceau est ainsi facilité et son maintien dans le microscope à force atomique est assuré. Or depuis quelques années, la tendance est à la réduction de la taille des sondes afin d’optimiser les coûts de fabrication. En effet, les sondes sont fabriquées de manière collective sur des substrats de silicium par des techniques de photolithographie et gravure. Ces opérations sont coûteuses et le coût d’une étape de fabrication est réparti entre les différentes sondes d’un même substrat de silicium. Plus les sondes sont petites, plus on peut en faire tenir sur un substrat de silicium ce qui diminue ainsi le coût unitaire de fabrication. De plus, le berceau fait l’objet d’une standardisation contraignante qui tend à maintenir un certain dimensionnement, ne serait-ce que pour faciliter la manipulation de la sonde par l’utilisateur. Un berceau standard a par exemple une longueur de berceau de 3,4 mm ±0,05 mm et une largeur de berceau de 1,6 mm ±0,05 mm.

Les évolutions dans le dimensionnement du berceau et de la sonde sont donc aujourd’hui opposées.

Dès lors, il existe un problème pour rendre compatible des sondes de petite taille avec des berceaux de taille standardisée en vue d’assurer le fonctionnement optimal d’un microscope à sonde locale.

La présente invention vise à remédier au moins en partie à ce besoin.

Plus particulièrement, la présente invention vise à améliorer le positionnement d’une sonde de taille réduite dans un berceau standardisé d’un microscope à sonde locale.

Un premier objet de l’invention concerne un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau d’un microscope à sonde locale. Le dispositif de détection comprend une sonde comportant un support, un levier s’étendant à partir du support et une pointe disposée à une extrémité du levier, à l’opposé dudit support. La sonde ayant des dimensions réduites par rapport au berceau, le dispositif de détection comprend un adaptateur solidaire de la sonde pour adapter ladite sonde au berceau. L’adaptateur est solidaire de la sonde par des moyens de collage comprenant au moins une colle.

Ainsi, le dispositif de détection est formé de deux parties qui sont assemblées. Une première partie est de de taille réduite. Celle-ci comprend le support, le levier et la pointe. Cette première partie est le cœur du dispositif détection. Une seconde partie correspond à l’adaptateur. L’empreinte de l’adaptateur est proche d’une sonde standard. Cet adaptateur permet alors d’adapter les dimensions de la sonde à celles du berceau. La sonde est ainsi calée dans le berceau ce qui empêche tout mouvement relatif de celle-ci par rapport audit berceau. L’azimutage de la sonde par rapport au laser de détection des mouvements du levier est alors assuré et le fonctionnement du microscope est optimisé. En outre, l’utilisation de sondes plus petites contribue à abaisser les coûts de production de ces sondes, ce qui permet de proposer à l’utilisateur du microscope des consommables à des prix globalement plus attractifs. En outre, l’utilisation de sondes plus petites permet d’utiliser des techniques de micro-fabrication plus avancées et donc d’obtenir des meilleures performances de sonde tout en conservant un prix par sonde comparable à l’existant.

Dans un mode de réalisation particulier, le support comprend une base destinée à être supportée par le berceau, cette base ayant une longueur de base L’ et une largeur de base W’, tel que L’ > W’_.Par «base destinée à être supportée par le berceau», on entend une surface du support qui va reposer directement ou indirectement (via l’adaptateur) sur le berceau. L’adaptateur a une largeur d’adaptateur W supérieure d’au moins 1 mm à la largeur de base W de la sonde.

Ainsi, l’adaptateur permet de compenser les dimensions réduites de la sonde pour assurer un bon maintien du dispositif de détection dans le berceau. Dans un exemple de réalisation particulier, l’adaptateur a une largeur W de 1,6 mm et la base a une largeur W’ de 0,5 mm.

Dans un mode de réalisation particulier, la sonde est collée sur l’adaptateur au niveau de la base de la sonde. Ainsi, dans le microscope à sonde locale, la base est portée par le berceau par l’intermédiaire de l’adaptateur. On peut alors fabriquer des adaptateurs de conception simple pour améliorer le maintien de la sonde dans le berceau.

Dans un autre mode de réalisation particulier, l’adaptateur comprend un logement destiné à recevoir ladite sonde. De cette manière, il est possible de «faire rentrer», la sonde dans l’adaptateur de sorte à ne pas cumuler l’épaisseur de la sonde avec celle de l’adaptateur dans le dispositif de détection. Le trajet optique du laser de détection est ainsi respecté, celui-ci ne pouvant pas être corrigé sur une trop grosse épaisseur. En prévoyant un logement dans l’adaptateur, on peut plus facilement contrôler l’épaisseur globale du dispositif de détection.

Préférentiellement, l’adaptateur a une épaisseur e et le logement traverse ladite épaisseur e. Ainsi, la longueur du logement est maximale et correspond à l’épaisseur e de l’adaptateur. La sonde rentre ainsi totalement dans le logement. Il est ainsi possible d’avoir la pointe de cette sonde dans un plan standard sans devoir modifier le trajet optique du laser de détection.

Préférentiellement, le support de la sonde a une épaisseur e’ de support de sonde et ladite épaisseur e’ de support de sonde est identique à l’épaisseur e de l’adaptateur. Ainsi, il est possible de réaliser la sonde et l’adaptateur dans un même substrat de silicium d’épaisseur e, e’. Les coûts de fabrication sont alors améliorés. En outre, avec des épaisseurs identiques, le support de sonde peut être un prolongement exact de l’adaptateur, sans décalage de surface.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le logement donne à l’adaptateur une forme globalement en L ou une forme globalement en U. La forme en L de l’adapteur permet un assemblage par le côté, pour former le dispositif de détection. La forme en U facilite le guidage de la sonde par rapport à l’adaptateur lors de l’assemblage de ladite sonde avec ledit adaptateur.

Dans un autre mode de réalisation particulier, les moyens de collage comprennent une colle epoxy ou une colle acrylique. De manière connue, une colle epoxy comprend une résine et un durcisseur. La colle epoxy présente une grande résistance mécanique quelles que soient les conditions climatiques. Préférentiellement, la colle acrylique est une colle UV réticulant sous l’action d’un rayonnement ultraviolet.

Dans un autre mode de réalisation particulier, les moyens de collage comprennent au moins une fente d’évacuation dans ledit dispositif de détection, ladite fente d’évacuation étant destinée à évacuer un surplus de colle. De cette manière, on s’assure que la présence d’une trop grande quantité de colle ne vienne pas perturber l’assemblage et le positionnement de la sonde et de l’adaptateur.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le matériau de l’adaptateur est sélectionné parmi une liste de matériaux comprenant:
- un substrat de silicium;
- un métal;
- un semi-conducteur;
- une céramique;
- un polymère;
- une résine époxyde renforcée de fibre de verre de type FR4.

Ainsi, le matériau de l’adaptateur peut être identique ou différent du matériau de la sonde.

Dans un autre mode deréalisation particulier, l’adaptateur comprend au moins une piste électrique. Cette piste électrique peut assurer une continuité électrique entre la sonde et le reste du microscope à sonde locale. Ainsi des signaux électriques peuvent être échangés entre cette sonde et ledit microscope. En variante, ce sont des ondes électromagnétiques qui sont échangées, la piste électrique faisant partie d’un guide d’onde coplanaire.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le support a une autre surface dite surface supérieure, opposée à la base dans le support. Le levier de la sonde prolonge ladite surface supérieure. On constitue ainsi des sondes dites sondes classiques. Ces sondes classiques présentent un levier prolongeant le support sensiblement selon un axe de symétrie de ce support.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le support a une surface latérale reliant la surface supérieure du support à la base dudit support, le levier prolongeant ladite surface latérale. On constitue ainsi des sondes dites sondes latérales présentant des pointes sur le côté. Ces sondes latérales permettent de réaliser des leviers avec des pointes très longues réalisées collectivement sur un substrat de silicium.

Dans un autre mode de réalisation particulier, la surface latérale du support de la sonde est collée à l’adaptateur dans le logement.

Un second objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau d’un microscope à sonde locale. Le procédé de fabrication comporte une étape de réalisation d’une sonde par gravure physique d’un substrat de silicium, telle que la gravure plasma DRIE (pour «Deep Reactive Ion Etching» en anglais) également appelée gravure ionique réactive profonde. La sonde comporte un support, un levier s’étendant à partir du supportet une pointe disposée à une extrémité du levier, à l’opposé dudit support. La sonde ayant des dimensions réduites par rapport au berceau, le procédé de fabrication comprend également une étape de réalisation d’un adaptateur destiné à être solidarisé avec la sonde pour adapter ledit dispositif de détection au berceau. Enfin, le procédé de fabrication comprend une étape de solidarisation de la sonde avec l’adaptateur par des moyens de collage.

Le procédé de fabrication ainsi proposé permet de constituer de manière simple et pratique un dispositif de détection adaptable à un berceau standard. La sonde et l’adaptateur sont réalisés indépendamment selon leur propre procédé de réalisation. Cela permet d’optimiser pour chacun de ces éléments le procédé de réalisation associé.

Préférentiellement, le procédé de fabrication comprend, préalablement à l’étape de solidarisation, une étape de guidage entre l’adaptateur et la sonde. Ainsi, il est possible de prévoir des moyens de guidage entre l’adaptateur et la sonde. Ces moyens de guidage sont par exemple une tranchée dans le substrat de silicium de la sonde. Cette tranchée va permettre de laisser passer l’adaptateur pour que celui-ci vienne se coller contre la sonde lors de l’assemblage de ladite sonde avec le dit adaptateur.

Préférentiellement, le procédé de fabrication comprend une étape de désolidarisation de la sonde par rapport au substrat de silicium. On vient ainsi constituer le dispositif de détection en vue de le stocker et de l’utiliser par la suite comme un capteur standard pour un microscope à sonde locale.

Préférentiellement, l’adapteur est réalisé par gravure physique d’un substrat de silicium, telle que la gravure plasma DRIE.

Un autre objet de l’invention concerne un microscope à sonde local comportant un dispositif de détection selon le premier objet de l’invention, tel qu’un microscope à force atomique.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels:

la figure 1 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un premier mode de réalisation de l’adaptateur;

la figure 2 est vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un seconde mode de réalisation de l’adaptateur ;

la figure 3 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un troisième mode de réalisation de l’adaptateur;

la figure 4 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un quatrième mode de réalisation de l’adaptateur;

la figure 5 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un cinquième mode de réalisationde l’adaptateur ;

la figure 6 est une vue schématique en perspective d’un adaptateur selon un sixième mode de réalisation de l’adaptateur;

la figure 7 est une vue schématique en perspective d’une sonde selon un premier mode de réalisation de la sonde;

la figure 8 est une vue schématique en perspective d’une sonde selon un second mode de réalisation de la sonde;

la figure 9 est une vue schématique en perspective d’une sonde selon un troisième mode de réalisation de la sonde;

la figure 10 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection selon un premier mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif de détection comprenant l’adaptateur de la figure 1 avec la sonde de la figure 9 ;

la figure 11 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection selon un second mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif de détection comprenant l’adaptateur de la figure 2 avec la sonde de la figure 7;

la figure 12 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection selon un troisième mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif de détection comprenant l’adaptateur de la figure 5 avec la sonde de la figure 9 ;

la figure 13 illustre une partie d’un microscope à sonde locale comprenant le dispositif de détection de la figure 12 maintenu dans un berceau d’un microscope à sonde locale;

la figure 14 illustre une étape de désolidarisation de la sonde de la figure 8 par rapport à un substrat de silicium, selon un premier procédé de fabrication d’un dispositif de détection conforme à la figure 11 ;

la figure 15 illustre une étape d’assemblage de la sonde avec l’adaptateur suite à l’étape de la figure 14;

la figure 16 illustre une étape de mise en place de l’adaptateur de la figure 5 dans la sonde de la figure 7 selon un second procédé de fabrication d’un dispositif de détection conforme à la figure 12;

la figure 17 illustre une étape d’assemblage de l’adaptateur de la figure 5 avec la sonde de la figure 9 suite à l’étape de la figure 16.

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier. Ainsi la description ci-dessous s’applique plus particulièrement pour un microscope à force atomique. Bien entendu, cette description est également valable pour tout autre type de microscope à sonde locale tel qu’un microscope à effet tunnel, un microscope optique en champ proche.

Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références.

La figure 1 représente schématiquement un adaptateur 10A pour un dispositif de détection. Cet adaptateur 10A se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est ici déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier, la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e de l’adaptateur, tel que L>W>e.

L’adaptateur 10A comporte une surface inférieure 11A (non visible sur la figure 1). Cette surface inférieure 11A est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10A comporte également une surface supérieure 12A opposée à la surface inférieure 11A. La surface supérieure 12A de l’adapteur 10A est adaptée pour recevoir une sonde du dispositif de détection. Enfin, l’adapteur 10A comprend une surface latérale 18A de longueur L reliant la surface inférieure 11A avec la surface supérieure 12A.

La figure 2 représente schématiquement un adaptateur 10B selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10B se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e de l’adaptateur, tel que L>W> e.

L’adaptateur 10B comporte une surface inférieure 11B (non visible sur la figure 2). Cette surface inférieure 11B est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10B comporte également une surface supérieure 12B opposée à la surface inférieure 11B. La surface supérieure 12B de l’adapteur 10B est adaptée pour recevoir une sonde du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12B comporte un logement 13B destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13B se présente sous la forme d’un espace délimité par des surfaces latérales 14B et une surface de fond 15B. La surface de fond 15B est globalement rectangulaire. Cette surface de fond 15B est ici parallèle à la surface supérieure 12B de l’adaptateur 10B. Le logement 13B débouche sur une «des petites surfaces latérales» 16B de cet adaptateur, c’est-à-dire sur une des surfaces latérales présentant une largeur W. Le logement 13B présente une profondeur P correspondant à la distance entre la surface de fond 15B et la surface supérieure 12B. La profondeur P du logement 13B est ici très petite par rapport à l’épaisseur e de l’adaptateur 10B. Dans un mode de réalisation particulier, la profondeur P du logement 13B correspond à moins de 10% de l’épaisseur e de l’adaptateur 10B. Enfin, l’adapteur 10B comprend une surface latérale 18B de longueur L reliant la surface inférieure 11B avec la surface supérieure 12B.

Les figures 3 à 6 présentent respectivement des adaptateurs 10C, 10D, 10E, 10F comportant au moins un logement 13C, 13D, 13E, 13F. Ce logement 13C, 13D, 13E, 13F traverse l’adaptateur associé 10C, 10D, 10E, 10F. La profondeur P des logements 13C, 13D, 13E, 13F est donc équivalente à l’épaisseur e des adaptateurs 10C, 10D, 10E, 10F.

La figure 3 représente schématiquement un adaptateur 10C selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10C se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier, la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e, tel que L >W > e.

L’adaptateur 10C comporte une surface inférieure 11C (non visible sur la figure 3). Cette surface inférieure 11C est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10C comporte également une surface supérieure 12C opposée à la surface inférieure 11C. La surface supérieure 12C de l’adapteur 10C est adaptée pour recevoir une sonde du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12C comporte le logement 13C destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13C se présente sous la forme d’un espace traversant l’adaptateur 10C. Ce logement 13C débouche sur la surface inférieure 11C de l’adaptateur 10C ainsi que sur une «des petites surfaces latérales» 16C de cet adaptateur, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une largeur W.

De plus, le logement 13C est délimité par trois surfaces latérales 14C de logement 13C. Ces surfaces latérales 14C sont globalement rectangulaires avec une largeur W’’ correspondant à l’épaisseur e de l’adaptateur et une longueur L’’. La longueur L’’ des surfaces latérales 14C du logement est inférieure à la largeur W de l’adaptateur. On notera également que le logement est centré dans l’adaptateur par rapport à un axe de symétrieX’ de l’adaptateur. Cet axe de symétrie X’ est parallèle à la direction X. Dans ce mode de réalisation de la figure 3, l’adaptateur 10C présente une forme globalement en U comportant deux bras 17C. Les deux bras 17C de l’adaptateur 10C délimitent ainsi le logement 13C.

La figure 4 représente schématiquement un adaptateur 10D selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10D se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier, la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e, tel que L >W > e.

L’adaptateur 10D comporte une surface inférieure 11D (non visible sur la figure 3). Cette surface inférieure 11D est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10D comporte également une surface supérieure 12D opposée à la surface inférieure 11D. La surface supérieure 12D de l’adapteur 10D est adaptée pour recevoir une sonde 20A, 20B, 20C du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12D comporte le logement 13D destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13D se présente sous la forme d’un espace traversant l’adaptateur 10D. Ce logement 13D débouche sur la surface supérieure 12D de l’adaptateur 11D, sur la surface inférieure 11D de l’adaptateur 10D, sur une «des petites surfaces latérales» 16D de cet adaptateur 10D, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une largeur W ainsi que sur une «des grandes surfaces latérales» 18D de cet adaptateur 10D, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une longueur L.

De plus, le logement 13D est délimité par deux surfaces latérales 14D de logement 13D. Ces surfaces latérales 14D sont globalement rectangulaires avec une largeur W’’ correspondant à l’épaisseur e de l’adaptateur et une longueur L’’. La longueur L’’ des surfaces latérales 14D du logement 13D est inférieure à la largeur W de l’adaptateur 10D. Dans ce mode de réalisation de la figure 4, l’adaptateur 10D présente une forme globalement en L. Le logement 13D est ainsi présent dans un coin de l’adaptateur 10D.

La figure 5 représente schématiquement un adaptateur 10E selon une variante de réalisation. Cet adaptateur 10E se présente sous la forme d’un parallélépipède rectangle présentant une largeur d’adaptateur W, une longueur d’adaptateur L, et une épaisseur e. La largeur d’adaptateur W est déterminée selon la direction Y, la longueur d’adaptateur L est déterminée selon la direction X et l’épaisseur e est déterminée selon la direction Z. On notera que dans un mode de réalisation particulier la longueur d’adaptateur L est supérieure à la largeur d’adaptateur W qui est elle-même supérieure à l’épaisseur e, tel que L >W > e.

L’adaptateur 10E comporte une surface inférieure 11E (non visible sur la figure 3). Cette surface inférieure 11E est adaptée pour être en contact avec un berceau 40 d’un microscope à sonde locale 50, lorsque le dispositif de détection est placé dans ce berceau 40. L’adaptateur 10E comporte également une surface supérieure 12E opposée à la surface inférieure 11E. La surface supérieure 12E de l’adapteur 10E est adaptée pour recevoir une sonde 20A, 20B, 20C du dispositif de détection. Plus particulièrement, la surface supérieure 12E comporte le logement 13E destiné à recevoir une sonde 20A, 20B, 20C. Le logement 13E se présente sous la forme d’un espace traversant l’adaptateur 10E. Ce logement 13E débouche sur la surface supérieure 12E de l’adaptateur 10E, sur la surface inférieure 11E de l’adaptateur 10E, sur une «des petites surfaces latérales» 16E de cet adaptateur 10E, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une largeur W ainsi que sur une «des grandes surface latérales» 18E de cet adaptateur 10E, c’est-à-dire sur une surface latérale présentant une longueur L.

De plus, le logement 13E est délimité par une première surface latérale 141E et une seconde surface latérale 142E de logement 13E. La première surface latérale 141E de logement 13E est sensiblement parallèle à la grande surface latérale 18E de l’adaptateur 10E. La seconde surface latérale 142E est sensiblement parallèle à la petite surface latérale 16E. Ces surfaces latérales 141E, 142E sont globalement rectangulaires avec une largeur W’’ correspondant à l’épaisseur e de l’adaptateur. La longueur de la première surface latérale 141E est ici différente de la longueur de la seconde surface latérale 142E. Ainsi, la longueur de la première surface latérale 141E est inférieure à la longueur L de l’adaptateur 10E. De plus la longueur de la seconde surface latérale 142E est inférieure à la largeur W de l’adaptateur 10E. En variante, la longueur de la première surface latérale 141E est identique à la longueur de la seconde surface latérale 142E. Dans ce mode de réalisation de la figure 5, l’adaptateur 10E présente une forme globalement en L. Le logement 13E est ainsi présent dans un coin de l’adaptateur 10E.

L’adaptateur 10E comporte également un autre logement 13F disposé dans un coin opposé à celui du logement 13E mais débouchant sur même grande surface latérale 18E. L’autre logement 13F débouche sur la surface supérieure 12E de l’adaptateur 10E ainsi que sur la surface inférieure 11E de cet adaptateur 10E. L’autre logement 13F débouche également sur une petite surface latérale opposée à la petite surface latérale 16E. Le logement 13E et l’autre logement 13F définissent une partie spécifique 19 de l’adaptateur 10E présentant une forme en tenon. Cette forme en tenon est adaptée pour entrer dans une rainure complémentaire 82 d’un substrat de silicium, en vue d’assembler un dispositif de détection, comme cela est représenté plus particulièrement à la figure 16 et à la figure 17. L’adaptateur 10E comporte en outre au moins un chanfrein 191 pour favoriser l’assemblage du dispositif de détection. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l’adaptateur 10E comporte quatre chanfreins 191. Enfin l’adaptateur 10E comprend au moins renfoncement 192 dans le logement 13E. Le renfoncement 192 s’étend sur toute l’épaisseur e de l’adaptateur 10E. Ce renfoncement 192 a pour fonction d’évacuer un éventuel surplus de colle. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l’adaptateur 10E comprend deux renfoncements 192 adjacents qui s’étendent à partir de la première surface latérale 141E du logement 13E. En variante, le nombre de renfoncements présent sur la première surface latérale 141E est supérieur à deux. Dans une autre variante de réalisation, la seconde surface latérale 142E comprend également au moins un renfoncement 192. L’adaptateur 10E a ici une forme en T.

La figure 6 illustre une autre variante de réalisation de l’adaptateur 10F. Cet adapteur 10F correspond à l’adaptateur 10E de la figure 5 avec des moyens électriques 60, 61, 62, 63 supplémentaires. En conséquence, la description de l’adaptateur 10F correspond en totalité à celle de l’adaptateur 10E. L’adaptateur 10F comprend en outre au moins une piste électrique 60. La piste électrique 60 comprend une première base électrique 61 et une seconde base électrique 62 ainsi qu’une liaison électrique 63 entre la première base électrique 61 et la seconde base électrique 62. La première base électrique 61 est positionnée à proximité du logement 13E. La seconde base électrique 62 est positionnée à proximité de l’autre logement 13F. Ainsi, la première base électrique est adaptée pour être en communication électrique avec une base électrique appartenant à une sonde. La seconde base électrique est adaptée pour être en communication avec une base électrique appartenant au berceau du microscope à sonde locale. Dans le mode de réalisation de la figure 6, les moyens électriques comportent deux pistes électriques 60. En variante, les moyens électriques 60 peuvent ne comporter qu’une seule piste. Dans une autre variante de réalisation, les moyens électriques comportent un nombre de pistes électriques supérieur à 2.

Les adaptateurs 10A à 10F peuvent être issus d’un substrat de silicium. En variante, les adaptateurs 10A à 10F sont réalisés à partir d’un matériau sélectionné parmi une liste de matériaux comprenant un métal découpé, par exemple, à l’aide d’un laser, un semi-conducteur, une céramique, un polymère réalisé, par exemple, photolithographie, une résine époxyde renforcée de fibre de verre de type FR4.

Les dimensions des adaptateurs 10A à 10F correspondent à des dimensions d’un berceau normalisé. Par exemple, la longueur L des adaptateurs 10A à 10F est de 3,4 mm, leur largeur W est de 1,6 mm et leur épaisseur est de 0,315 mm.

Les figures 7 à 9 illustrent différents modes de réalisation d’une sonde (20A, 20B, 20C).

La figure 7 est ainsi une vue schématique en perspective d’une sonde 20A selon un premier mode de réalisation. La sonde 20A comprend un support de sonde 21A, un levier 22A et une pointe 23A.

Le support de sonde 21A se présente la forme d’une plaque comprenant une base 211A (non visible sur la figure 7), une surface supérieure 212A opposée à la base 211A et 4 faces latérales 213A reliant ladite surface supérieure 212A à la base 211A. La base du support de sonde 211A a une longueur de base L’ et une largeur de base W’ avec L’>W’. Le support de sonde présente une épaisseur e’. Dans le mode de réalisation de la figure 7, la longueur de base L’ est identique à la largeur de base W’ et la base 211A a une forme carré.

Le levier 22A se présente sous la forme d’une plaque de forme allongée. Ce levier 22A s’étend à partir du support de sonde 21A et il présente la même épaisseur que le support de sonde 211A. Dans le mode de réalisation de la figure 7, le levier 22A prolonge la surface supérieure 212A et la base 211A du support de sonde. Le levier 22A est centré par rapport à la largeur de base W’ de la base du support de sonde 211A. Le levier 22A est ainsi placé dans le prolongement d’un axe de symétrie X’’ de la sonde 20A.

La pointe 23A est disposée à une extrémité du levier 22A à l’opposé du support de sonde 21A. Elle est présente sur une surface du levier 22A de sorte à pouvoir être orientée vers la surface de l’échantillon à observer, lorsque la sonde est placée dans le berceau. Plus précisément, la pointe 23A fait saillie à partir de la surface du levier 22A qui prolonge directement la surface supérieure 212A du support de sonde 21A. La pointe 23A a ici une forme pyramidale à base carrée de type pointe de diamant.

La figure 8 est ainsi une vue schématique en perspective d’une sonde 20B selon un second mode de réalisation. La sonde 20B comprend un support de sonde 21B, un levier 22B et une pointe 23B.

Le support de sonde 21B se présente la forme d’un parallélépipède rectangle comprenant une base 211B (non visible sur la figure 8), une surface supérieure 212B opposée à la base 211B et 4 surfaces latérales 213B reliant ladite surface supérieure 212B à la base 211B. La base du support de sonde 211B a une longueur de base L’ et une largeur de base W’ avec L’>W’. La longueur de base L’ est ici identique à la largeur de base W’ et la base 211B a une forme carré. De plus, le support de sonde 211B présente une épaisseur e’. Cette épaisseur de sonde e’ est supérieure à l’épaisseur de sonde du support de sonde 21A de la figure 7. En effet, le support de sonde 21B est ici en deux parties. Une partie supérieure 214B comportant la surface supérieure 212B. Une partie inférieure 215B comportant la base 211B. La partie supérieure 214B et la partie inférieure 215B ont la même largeur et la même longueur de sorte que ces deux parties se prolongent exactement. Ces deux parties 214A, 215B sont réalisés dans un même matériau puis assemblés, par exemple, par collage. En variante, ces deux parties 214A, 214B sont réalisés dans des matériaux différents puis assemblés. L’épaisseur de la partie supérieure 214B et de la partie inférieure 215B sont différentes. L’épaisseur de la partie supérieure 214B est ici bien inférieure à l’épaisseur de la partie inférieure 215B.

Le levier 22B se présente sous la forme d’une plaque de forme allongée. Ce levier 22B s’étend à partir de la partie supérieure 214B du support de sonde 21B et il présente la même épaisseur que cette partie supérieure 214B. Plus particulièrement dans le mode de réalisation de la figure 8, le levier 22B prolonge la surface supérieure 212B. Le levier 22B est centré par rapport à la largeur de base W’ de la base du support de sonde 211A. Le levier 22B est ainsi placé dans le prolongement d’un axe de symétrie X’’ de la sonde 20B.

La pointe 23B est disposée à une extrémité du levier 22B à l’opposé du support de sonde 21B. Elle est présente sur une surface du levier 22B de sorte à pouvoir être orientée vers la surface de l’échantillon à observer, lorsque la sonde est placée dans le berceau. Plus précisément, la pointe 23B fait saillie à partir de la surface du levier 22B qui prolonge directement la surface supérieure 212B du support de sonde 21B. La pointe 23B a ici une forme pyramidale à base carrée de type pointe de diamant.

La figure 9 est une schématique en perspective d’une sonde 20C selon un troisième mode de réalisation. La sonde 20C comprend un support de sonde 21C, un levier 22C et une pointe 23C.

Le support de sonde 21C se présente la forme d’un parallélépipède rectangle comprenant une base 211C (non visible sur la figure 9), une surface supérieure 212C opposée à la base 211BC et 4 surfaces latérales 2131C, 2132C, 2133C reliant ladite surface supérieure 212C à la base 211C. La base du support de sonde 211C a une longueur de base L’ et une largeur de base W’ avec L’>W’. La longueur de base L’ est ici supérieure à la largeur de base W’ et la base 211C a une forme rectangulaire. De plus, le support de sonde 211C présente une épaisseur e’. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 9, l’épaisseur de sonde e’ est proche de la largeur de base W’. Le support de sonde 21C présente une surface latérale 2132C inclinée. Cette surface latérale inclinée 2132C est disposée à proximité du levier 22C et elle forme avec la surface supérieure 212C une arête 21321C globalement perpendiculaire à la direction X d’extension du levier 22C. La surface latérale inclinée 2132C permet à la sonde 21C de ne pas interférer avec le rayon laser du laser de mesure lorsque celle-ci est installée dans la tête du microscope à sonde locale.

Le levier 22C se présente sous la forme d’un ensemble allongé. Plus particulièrement, le levier 22C comprend une première partie 221C prolongeant la surface supérieure 212C du support de sonde 21C et une seconde partie 222C s’étendant à partir de ladite première partie 221C du levier jusqu’à la pointe 23C. La première partie 221C du levier 22C a une forme globalement triangulaire et elle prolonge une surface latérale 2133C (non visible sur la figure 9 mais visible sur la figure 16) du support de sonde 21C selon la direction X. La sonde 20C est alors appelée «sonde latérale» 20C et le levier 22C est ici décentré par rapport à la largeur de base W’ du support de sonde 21C.

La pointe 23C est disposée à une extrémité du levier 22C à l’opposé du support de sonde 21C de sorte à pouvoir être orientée vers la surface de l’échantillon à observer, lorsque la sonde est placée dans le berceau. La pointe 23C a ici une forme de tétraèdre présentant trois plans intersectés formant une pointe ponctuelle.

Les leviers 22A, 22B, 22C présentent des dimensions bien inférieures à celles des supports de sonde 21A, 21B, 21C. Ainsi les leviers 22A, 22B, 22C ont une longueur de levier de l’ordre de 0,2 mm pour une largeur de levier de 0,04 mm et une épaisseur de levier de quelques micromètres.

La figure 10 est un vue schématique en perspective d’un dispositif de détection 30A selon un premier mode de réalisation de l’invention. Ce dispositif de détection 30A comprend l’adapteur 10A décrit à la figure 1 et la sonde latérale 20C décrite à la figure 9. La sonde latérale 20C est ici collée sur la surface supérieure 12A de l’adapteur 10A. Plus particulièrement, la sonde latérale 20C est orientée parallèlement à l’adapteur 10A de sorte que la surface latérale 2131C de la sonde 20C soit parallèle à la surface latérale 18A de l’adaptateur 10A. De plus, la base 211C de la sonde latérale 20C repose entièrement sur la surface supérieure 12A de l’adaptateur 10A et elle affleure une arête 121A de l’adaptateur 10A. Le levier 22C est alors en projection par rapport à l’adaptateur 10A.

La figure 11 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection 30B selon un second mode de réalisation de l’invention. Dans ce second mode de réalisation, le dispositif de détection 30B comprend l’adaptateur 10B décrit à la figure 2 et la sonde 20A décrite à la figure 7. La sonde 20A est ainsi insérée et collée dans le logement 13B de l’adaptateur 10B, les dimensions de la dite sonde 20A étant adaptée audit logement 13B. Le levier 22A de la sonde 20A est alors en projection par rapport à l’adaptateur 10B.

La figure 12 est une vue schématique en perspective d’un dispositif de détection 30C selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Dans ce troisième mode de réalisation, le dispositif de détection 30C comprend l’adaptateur 10E décrit à la figure 5 et la sonde latérale 20C de la figure 9. La sonde latérale 20C est ici collée sur les surfaces latérales 141E et 142E de l’adaptateur 10E. Comme il a déjà été décrit plus haut, deux fentes d’évacuation 192 permettent d’évacuer un éventuel surplus de colle. Les dimensions de la sonde 20C sont adaptées au logement et le levier 22C de ladite sonde 20C est en projection par rapport à l’adaptateur 10E. En outre, l’épaisseur e’ de la sonde 20C étant identique à l’épaisseur e de l’adaptateur 10E, la surface supérieure 212C de la sonde latérale 20C est dans le même plan que la surface supérieure 12E de l’adaptateur et la surface inférieure 211C de ladite sonde latérale 20C est dans le même plan que la surface inférieure 11E dudit adaptateur 10E.

Pour réaliser le collage des dispositifs de détection 30A, 30B, 30C, il est utilisé une colle epoxy, dans un mode de réalisation particulier. La colle epoxy est un polymère liquide themordurcissable. A partir d’une certaine température, cette colle epoxy polymérise et devient solide ce qui permet de bien maintenir l’adaptateur à la sonde dans les différents dispositifs de détection 30A, 30B, 30C. En variante, la colle est une colle acrylique. Préférentiellement, la colle acrylique polymérise sous l’action d’un rayonnement ultraviolet.

La figure 13 illustre une partie d’un microscope à sonde locale comprenant le dispositif de détection 30C de la figure 12. Ce microscope à sonde locale est un microscope à force atomique.

Le microscope à sonde locale de la figure 13 comporte une tête 50, un berceau 40 fixé à ladite tête 50 par deux vis 51, une lame élastique 52 de maintien fixée à ladite tête par une vis 53. Le berceau 40 a globalement une forme en U et à l’intérieur de ce berceau est placé le dispositif de détection 30C. Le berceau a par exemple une longueur de berceau de 3,4 mm ±0,05 mm et une largeur de berceau de 1,6 mm ±0,05 mm. Plus particulièrement, le dispositif de détection 30C repose sur une surface S du berceau 40, ladite surface S étant représentée en grisée sur la figure 13. La base de la sonde 20C du dispositif de détection 30C est ainsi supportée par le berceau au niveau de cette surface S. La sonde 20C a des dimensions réduites par rapport au berceau 40. L’adaptateur 10E permet ainsi d’adapter la taille de cette sonde 20C au berceau 40. Dans un mode de réalisation particulier, la largeur W’ de la base de la sonde est inférieure d’au moins 1 mm à la largeur d’adaptateur W. A titre d’exemple, on peut utiliser une sonde latérale de largeur 0,5 mm et un adaptateur de largeur 1,6 mm. Par largeur W d’adaptateur, on entend ici la largeur W maximale de cet adaptateur. Les dimensions de l’adaptateur 10E sont ainsi déterminées pour coincer le dispositif de détection 30C dans le berceau 40. Il est prévu également une lame élastique 52 de maintien adaptée pour appuyer le dispositif de détection 30C contre la surface S du berceau 40. La sonde 20C est ainsi complètement alignée dans le berceau 40 selon les directions X et Y et le microscope à sonde local peut fonctionner de manière optimale. Dans le cas où il est nécessaire de changer de sonde, il suffit à l’utilisateur de désaccoupler la lame élastique 52 du dispositif de détection 30C et de retirer l’ensemble de ce dispositif 30C hors du berceau 40. On notera que la tête 50 du microscope donne un certain angle au dispositif de détection. Ainsi, lors du balayage de la surface à imager par la pointe du dispositif de détection, le levier de ce dispositif n’est pas totalement parallèle à cette surface à imager. Ce levier fait un angle compris entre 7 et 13° par rapport à ladite surface à imager.

Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un dispositif de détection.

Les figures 14 et 15 illustrent un procédé de fabrication du dispositif de détection 30B de la figure 11. Ce procédé de fabrication comprend une étape de réalisation de la sonde 20A par gravure physique d’un substrat de silicium 80. Préférentiellement, l’étape de réalisation de la sonde 20A utilise la gravure plasma DRIE. Une pluralité de sonde 20A peut être ainsi fabriquée en série à partir d’un même substrat. L’épaisseur de la sonde 20A correspond ici à l’épaisseur du substrat de silicium. Une fois les contours de la sonde 20A réalisés celle-ci est maintenue au substrat par un élément de liaison sacrificiel 81. Cet élément de liaison sacrificiel 81 est destiné à être séparé de la sonde 20A lorsque celle-ci est prélevée. Dans le mode de réalisation de la figure 14, la sonde 20A est prélevée par un OPP (pour Outil de Pick and Place, également appelé outil Preneur-Placeur) 70. L’OPP 70 se présente ici sous la forme d’un tube qui vient se positionner sur la surface supérieure de la sonde 20A pour se lier à elle. Cette liaison est par exemple réalisée par une mise sous vide dans le tube de l’OPP 70. La sonde 20A est ensuite emmenée par l’OPP 70 jusqu’au logement 13B de l’adaptateur 10B pour y être solidarisé avec l’adaptateur 10B par des moyens de collage. Préférentiellement, le logement 13B comprend des moyens de guidage (non représentés) pour le guidage de la sonde 20A dans l’adaptateur 10B. Ces moyens de guidage sont, par exemple, des rainures de guidage présentes dans les surfaces latérales 14B du logement 13B.

Les figures 16 et 17 illustrent un autre procédé de fabrication du dispositif de détection 30C de la figure 12. Ce procédé de fabrication comprend une étape de réalisation de la sonde 20C par gravure physique d’un substrat de silicium 80. Préférentiellement, l’étape de réalisation de la sonde 20C utilise la gravure plasma DRIE. Une pluralité de sonde 20C peut être ainsi fabriquée en série à partir d’un même substrat 80. La sonde est ici tournée à 90° dans le substrat ce qui permet de densifier le nombre de sondes fabriqué. Ainsi, c’est la largeur W’ de la sonde qui correspond à l’épaisseur du substrat de silicium. A titre d’exemple, cette largeur W’ est de 0,5 mm. Une fois les contours de la sonde 20C réalisés celle-ci est maintenue au substrat par un élément de liaison sacrificiel 81. Cet élément de liaison sacrificiel 81 est destiné à être séparé de la sonde 20B. On notera également qu’une rainure 82 est réalisée dans le substrat de silicium 80. Dans le mode de réalisation de la figure 16, l’adaptateur 10E est amené jusqu’au substrat de silicium 80. L’adapteur 10E a été réalisé préalablement. Il a par exemple été réalisé dans le même substrat de silicium 80 que la sonde 20C par gravure physique, telle que la gravure plasma DRIE. En variante, il a été réalisé dans un autre substrat de silicium. Dans une autre variante, l’adaptateur 10E a été réalisé par un procédé de fabrication différent de celui de la sonde 20C. La partie 19 en forme de tenon de l’adaptateur 10E est amenée au-dessus de la rainure 82. A la figure 17, cette partie 19 en forme de tenon est insérée dans la rainure 82 et l’adaptateur 10E vient se positionner contre la sonde 20A pour y être solidarisé par des moyens de collage. La rainure 82 assure un rôle de guidage de l’adaptateur 10E par rapport à la sonde 20C. La sonde 20C est ensuite désolidarisée du substrat de silicium 90 par l’élément de liaison sacrificiel 81, ce qui libère l’ensemble du dispositif de détection 30C. Celui-ci peut-alors être placé dans une zone de stockage en vue d’être utilisé ultérieurement dans un microscope à sonde locale.

On notera que les chanfreins 191 de l’adaptateur 10E favorisent l’insertion de la partie 19 en forme de tenon dans la rainure 82.

On notera également que le logement 13F favorise un positionnement stable de l’adaptateur 10E par rapport au substrat de silicium 80, le temps que la colle liant la sonde et l’adaptateur se durcisse.

Les procédés de fabrication ainsi proposés aux figures 14 à 17 comportent également une étape de cuisson en vue de durcir la colle utilisée pour le maintien de la sonde avec l’adaptateur.

Les procédés permettent de constituer de manière simple et pratique des dispositifs de détection adaptables à un berceau standard d’un microscope à sonde locale.

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier.

Ainsi, la sonde latérale 20C de la figure 9 a été associée à l’adaptateur 10E de la figure 5. Dans une mode de réalisation préférentiel, cette association est réalisée à l’aide d’un Outil de Pick and Place. En variante, la sonde latérale 20C est associée avec n’importe quel adaptateur 10A-10D et 10F.

Ainsi, la sonde classique 20A de la figure 7 a été associée avec l’adaptateur 10B de la figure 2. En variante, la sonde classique 20A est associée avec n’importe quel adaptateur 10A, 10C-10F.

Ainsi, la sonde classique 20B de la figure 8 est associée avec n’importe quel adaptateur 10A-10F.

Ainsi, l’adaptateur 10E comprend plusieurs logements 13E, 13F pour s’adapter à la sonde 20C. En variante, l’adaptateur 10E comprend toute autre forme complémentaire à la sonde 20C, par exemple des formes de type puzzle.

Ainsi, pour la solidarisation de l’adaptateur 10E avec la sonde 20C, ledit adaptateur 10E est positionné dans la rainure 82 en suivant un mouvement vertical (direction Y dans la figure 16) globalement perpendiculaire au substrat de silicium 80. En variante, dans le mode de réalisation de la figure 3 dans lequel l’adaptateur a une forme en U, l’adapteur 10C est en plus déplacé horizontalement selon la direction X de la figure 16 pour s’emboiter dans la sonde.

Ainsi, la colle utilisée pour assembler la sonde et l’adaptateur est électriquement conductrice. Il est alors possible d’associer l’adapteur 10F de la figure 6 avec une sonde comportant une pointe dotée d’une piste électrique. La colle électriquement conductrice assure une continuité électrique entre ladite sonde et ledit adaptateur. Le courant parcouru dans la sonde peut être un courant alternatif ou un courant continu.

Ainsi, la colle utilisée pour assembler la sonde et l’adaptateur est compatible avec l’utra-vide. Le dispositif de détection est alors adapté pour fonctionner dans une chambre à ultra-vide d’un microscope.

Ainsi, à la figure 13 le support de la sonde 20C s’arrête exactement à la limite de la surface S du berceau 40. En variante, le support de la sonde 20C déborde de la surface S du berceau 40. Dans une autre variante, le support de la sonde 20C est en retrait par rapport à la limite de la surface S du berceau 40.

Ainsi sur les figures 7 à 17, la pointe de la sonde est représentée comme étant acérée. En variante, la pointe de la sonde a une forme sphérique. Ce type de pointe arrondie est utilisé pour des applications particulières, telles que la métrologie en biologie.

Enfin, le dispositif de détection a été illustré comme un composant d’un microscope à force atomique conventionnel. En variante, le microscope à force atomique est dynamique et le levier du dispositif est mis en vibration selon l’un de ses modes propres de flexion. En variante, la pointe du dispositif de détection se rétracte à proximité de la surface à balayer.

Claims (16)

1. Dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau (40) d’un microscope à sonde locale (50), ledit dispositif de détection comprenant une sonde (20A, 20B, 20C) comportant:
   - un support (21A, 21B, 21C);
   - un levier (22A, 22B, 22C) s’étendant à partir du support(21A, 21B, 21C);
   - une pointe (23A, 23B, 23C) disposée à une extrémité du levier (22A, 22B,
   22C), à l’opposé dudit support(21A, 21B, 21C);
   caractérisé en ce que ,la sonde (20A, 20B, 20C) ayant des dimensions réduites par rapport au berceau (40), le dispositif de détection (30A, 30B, 30C) comprend un adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) pour adapter ladite sonde (20A, 20B, 20C) au berceau (40)et en ce queledit adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est solidaire de ladite sonde (20A, 20B, 20C) par des moyens de collage comprenant au moins une colle.
2. Dispositif de détection selon la revendication 1, le support de la sonde (21A, 21B, 21C) comprenant une base (211A, 211B, 211C) destinée à être supportée par le berceau (40), ladite base (211A, 211B, 211C) ayant une longueur de base L’ et une largeur de base W’, tel que L’>W’, dans lequel ledit adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E,10F) a une largeur d’adaptateur W supérieure d’au moins 1 mm à la largeur de base W’ dudit support de la sonde (20A, 20B, 20C).
3. Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel l’adaptateur (110B, 10C, 10D, 10E, 10F) comprend un logement (13B, 13C, 13D, 13D, 13E) destiné à recevoir ladite sonde (20A, 20B, 20C).
4. Dispositif de détection selon la revendication 3, l’adaptateur (10B, 10C, 10D, 10E, 10F) ayant une épaisseur e, dans lequel le logement (13B, 13C, 13D, 13D, 13E) traverse ladite épaisseur e de l’adaptateur (10B, 10C, 10D, 10E, 10F).
5. Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de collage comprennent une colle epoxy ou une colle acrylique.
6. Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit dispositif de détection (30B, 30C) comprend au moins une fente d’évacuation (192), ladite fente d’évacuation étant destinée à évacuer un surplus de colle.
7. Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le matériau de l’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est sélectionné parmi une liste de matériaux comprenant:
   - un substrat de silicium;
   - un métal;
   - un semi-conducteur;
   - une céramique;
   - un polymère;
   - une résine époxyde renforcée de fibre de verre de type FR4.
8. Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) comprend au moins une piste électrique (60).
9. Dispositif de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le support de la sonde (21A, 21B, 21C) a une autre surface dite surface supérieure (212A, 212B, 212C), opposée à la base (211A, 211B, 211C), le levier (22A, 22B, 22C) de la sonde prolongeant ladite surface supérieure.
10. Dispositif de détection selon la revendication 9, dans lequel le support de la sonde (21C) a une surface latérale (2133C) reliant la surface supérieure (212C) du support à la base (211C), le levier (22C) de la sonde (20C) prolongeant ladite surface latérale 2133C.
11. Dispositif de détection selon la revendication 10, dans lequel la surface latérale (2133C) du support de la sonde (21C) est collée à l’adaptateur dans le logement (13C, 13D).
12. Procédé de fabrication d’un dispositif de détection destiné à être inséré dans un berceau (40) d’un microscope à sonde locale (50), ledit procédé de fabrication comportant les étapes suivantes:
    - réalisation d’une sonde (20A, 20B, 20C) par gravure physique d’un substrat de silicium (80), telle que la gravure ionique réactive profonde, ladite sonde comportant:
    - un support (21A, 21B, 21C) ;
    - un levier (22A, 22B, 22C) s’étendant à partir du support;
    - une pointe (23A, 23B, 23C) disposée à une extrémité du levier (22A, 22B, 22C), à l’opposé dudit support(21A, 21B, 21C) ;
    - la sonde (20A, 20B, 20C) ayant des dimensions réduites par rapport au berceau (40), réalisation d’un adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) destiné à être solidaire de la sonde (20A, 20B, 20C) pour adapter ledit dispositif de détection (30A, 30B, 30C) au berceau (40);
    - solidarisation de la sonde (20A, 20B, 20C) avec l’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) par des moyens de collage.
13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, dans lequel ledit procédé de fabrication comprend, préalablement à l’étape de solidarisation, une étape de guidage entre l’adaptateur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) et la sonde (20A, 20B, 20C).
14. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, dans lequel ledit procédé de fabrication comprend une étape de désolidarisation de la sonde par rapport au substrat de silicium (80).
15. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel l’adapteur (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) est réalisé par gravure physique d’un substrat de silicium, telle que la gravure ionique réactive profonde.
16. Microscope à sonde locale comportant un dispositif de détection (30A, 30B, 30C) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.