Pilotage de nano-manipulateurs – Application à la nanocaractérisation électrique

Abstract

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre les laboratoires CRIStAL et IEMN de l’Université Lille 1. L’objectif général adresse le challenge de la caractérisation hyperfréquence de nano-composants. Une plate-forme de mesure unique associant un analyseur de réseaux vectoriel connecté à des sondes de mesure coplanaire (un contact de signal et deux contacts de masse) réalisées au laboratoire et équipées de nano-manipulateurs piézo-électriques trois axes SmarActTM a été développée (cf. figure 1). Le composant sous test est positionné sur un porte-échantillon équipé également de nano-positionneurs et d’un système de rotation (précision = µdegré). La visualisation est assurée par un microscope électronique à balayage (MEB). Cette étude adresse le pilotage des nano-manipulateurs dans le but d’assurer avec précision le contact entre la sonde de mesure et le composant à caractériser. Le nano-composant à caractériser est inséré entre le ruban central et les plans de masse de la structure de test coplanaire (largeur du ruban central = 2,3 µm ; écart entre le ruban central et les plans de masse = 1,8 µm).Dans un premier temps, nous avons fait appel aux outils classiques de l’automatique linéaire afin d’identifier la fonction de transfert d’un système de trois nano-positionneurs suivant les axes X-Y-Z. Cette partie a permis de piloter tout nano-manipulateur sous LabVIEWTM de façon précise, avec dépassement (suivant un temps de réponse minimal en X-Y) ou sans dépassement (afin d’éviter tout écrasement des pointes de la sonde sur le substrat en Z). Dans un deuxième temps, nous avons conçu une méthodologie (sous MatlabTM) pour développer l’asservissement angulaire afin d’aligner les pointes de la sonde sur le composant. Enfin, la détection de points d’intérêts (utilisation du détecteur de Harris) a permis de positionner la sonde sur le composant.