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Microscope électronique à balayage (MEB)
Les microscopes sont des outils inestimables pour la fabrication de dispositifs à semiconducteurs, mais les microscopes optiques sont malheureusement limités à l’observation de structures à dimensions supérieures ou comparables à la longueur d’onde de la lumière, i.e. quelques centaines de nanomètres. De leur part, les microscopes électroniques utilisent un faisceau d’électrons plutôt que la lumière à des fins d’imagerie et peuvent ainsi imager des structures aussi petites que quelques nanomètres. Dans un microscope électronique, la tension servant à accélérer les électrons peut être modifiée et des champs électriques et magnétiques servent à dévier et focaliser le faisceau d’électrons sur un point légèrement supérieur à 1 nm. Une image est formée en balayant le faisceau sur le spécimen et détectant les électrons émis par le spécimen en fonction de la position du faisceau. L’amplitude du signal détecté varie selon la topologie et la composition du spécimen balayé. L’énergie des électrons incidents, contrôlée par la tension d’accélération, est un paramètre important pour l’imagerie avec in microscope électronique à balayage (MEB). Les énergies plus élevées devraient en principe offrir une meilleure résolution, mais les « effets de charge » observés avec les matériaux isolants limitent souvent l’observation à des énergies plus faibles. L’énergie des électrons détectés contient également de l’information qui peut être obtenue avec un détecteur approprié.
Deux microscopes électroniques à balayage sont disponibles pour l’imagerie et la caractérisation des dispositifs dans les laboratoires de nanofabrication de l’ISM. Un JEOL 6400 avec des tensions d’accélération allant de 1 à 30 kV et un Hitachi S-4700 avec des tensions d’accélération de 500 V à 25 kV. Le MEB JEOL, un appareil plus âgé, n’a qu’un détecteur d’électrons secondaire tandis que l’Hitachi, plus récent, possède en plus a un détecteur intégré dans la colonne et un détecteur d’électrons rétro-diffusés sensible à la composition des matériaux. Selon la composition du spécimen, le MEB peut imager des structures aussi petites que quelques nanomètres.
