WINFAB se dote d'un nouvel équipement de lithographie par faisceau d'électrons à ultra-haute résolution
La plateforme de micro- et nanofabrication - WINFAB - vient d'acquérir un nouvel équipement de lithographie par faisceau d'électrons à ultra-haute résolution (EBL).
Le système consiste en un microscope électronique à balayage à haute résolution équipé d'un module de lithographie permettant un contrôle précis du balayage par faisceau d'électrons. La combinaison de ces outils permet de définir des motifs extrêmement petits avec des dimensions allant jusqu'à 10 nm. Cet équipement a été financé par le fonds "Grands Equipments - GEQ" du FNRS.
Lithographie en micro- et nanofabrication
Les techniques de micro- et de nanolithographie font référence à la capacité de dessiner un motif spécifique de dimensions micrométriques/nanométriques dans une couche de résine sensible appliquée sur la surface d'un substrat.
La lithographie optique standard consiste à transférer le dessin d'un masque optique prédéfini sur une couche photosensible par exposition aux UV.
Si la photolithographie est une technique rapide et puissante, sa résolution est limitée par la longueur d'onde de la lumière, généralement à une valeur de ~ 0.5 µm.
Pour obtenir des caractéristiques plus petites, il faut recourir à une technique de lithographie avancée, comme l'EBL.
Avec cette technique, le faisceau d'électrons d'un microscope électronique, qui a un diamètre < 2nm, est utilisé pour dessiner directement les motifs sur une couche de résine sensible aux électrons appliquée sur la surface de l'échantillon.
Il s'agit d'une technique sans masque avec une résolution spatiale inférieure à 10 nm.
Le nouveau système EBL est équipé d'une platine d'interférométrie laser qui permet de positionner l'échantillon avec une précision inférieure à 2 nm.
Il est alors possible d'aligner parfaitement plusieurs lithographies successives ou de dessiner des motifs de grande taille, c'est-à-dire plus grands que la zone de gravure définie par le grossissement du microscope, par assemblage de champs.
Imagerie et métrologie à haute résolution
Comme le système est construit à partir d'un microscope électronique, il permet une imagerie SEM haute résolution. Couplé aux capacités de la platine d'interférométrie laser, le système se transforme en un outil de métrologie avancé qui peut mesurer avec précision la position ou le déplacement de dispositifs (par exemple pour les dispositifs MEMS) de manière entièrement automatisée.
Recherche
Plusieurs projets de recherche sont déjà envisagés avec ce nouvel outil, notamment le développement de plateformes de détection moléculaire basées sur des matériaux 2D, la fabrication de pointes de sondes à balayage sur mesure avec des fonctionnalités spécifiques comme les mesures de température ou le SQUID-on-tip, ou la fabrication de dispositifs de graphène bicouche torsadé à angle magique.
En outre, au-delà de ces sujets de recherche, l'EBL sera accessible à tous les utilisateurs et utilisatrices de la plateforme Winfab.
Tout·e chercheur·euse intéressé·e par le développement d'une nouvelle activité avec cet équipmement peut contacter l'équipe de WINFAB pour de plus amples informations.