LabCom V3 - Laboratoires communs organismes de recherche publics – PME/ETI

Laboratoire Commun Cimap avec Orsay Physics – CiCLOp

Résumé de soumission

Les faisceaux focalisés de particules chargées sont des outils incontournables pour élaborer, modifier, analyser, comprendre et valider de nouveaux concepts en nanosciences et nanotechnologies. Leurs utilisations couvrent un large domaine d’applications, dépôt et gravure contrôlés à l’échelle nanométrique, implantation et dopage localisés, modifications structurales contrôlées, imagerie par émissions secondaires (électrons, ions, atomes, agrégats, molécules, photons). La grande majorité des acteurs impliqués dans les nanotechnologies, laboratoires de recherche comme industries, sont des utilisateurs de cette technologie. Leurs besoins en termes de performances et de contraintes se résument principalement à des tailles de faisceaux les plus petites possibles (< 10 nm), des intensités sur cible allant de la particule unique aux micro-ampères, des types et natures de particules différentes des électrons aux agrégats de plusieurs milliers d’atomes, des gammes d’énergie de l’eV à quelques centaines de keV.
Parmi ces outils disponibles, les faisceaux d’ions focalisés (FIB pour Focused Ion Beam) sont largement utilisés dans le domaine de la micro-électronique pour le contrôle de la qualité ou l’analyse de défaillances lors du prototypage ou de la fabrication en grande série des composants comme les micro-processeurs. Ainsi, le marché des machines FIB de type « dual beam » (équipées d’un microscope électronique à balayage) pour les sociétés du semi-conducteur représentent une commercialisation d’environ 250 machines/an au niveau mondial. Ce parc est équipé à 95% de FIB à source gallium sur la gamme d’énergie de 3 à 30 keV. Les finesses de gravures du semi-conducteur évoluant constamment (< 7 nm), les FIB au gallium présentent maintenant des limitations d’utilisation (problèmes de pollution et d’amorphisation). Il est donc nécessaire de disposer de FIB non contaminant modifiant peu la structure des échantillons. Aussi, les efforts actuels se concentrent-ils sur l’utilisation d’ions de masse supérieure issus de gaz rares (xénon par exemple) et d’énergie inférieure au keV.
Le Laboratoire Commun CiCLOp (CIMAP Common Laboratory with Orsay Physics), réunissant le Centre de Recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique (CIMAP – CEA, CNRS, ENSICAEN et Université de Caen Normandie, UMR 6252) à Caen (14), porteur du projet et de l’ETI Orsay Physics-Tescan Orsay Holding à Fuveau (13), propose de répondre à ces attentes. Il s’appuiera sur la recherche et le développement de solutions technologiques originales et innovantes, issues de travaux et résultats récemment acquis par chacun des partenaires, pour développer une nouvelle source d’ions de basse énergie. Cette approche technologique devra s’appuyer sur des percées scientifiques, c’est la raison pour laquelle un programme scientifique couplant simulations et expériences sera déployé. Les études suivantes sont nécessaires : évolutions des propriétés structurales et physiques des matériaux soumis à des faisceaux très intenses, effets collectifs sur les mécanismes d’abrasion, stabilité des charges implantées et conséquences sur les optiques électrostatiques générées par ces charges. Pour chaque étape du programme, les résultats seront validés par des démonstrateurs et valorisés par des transferts de technologie vers la société Orsay Physics afin de déboucher sur des produits commerciaux intermédiaires ou des dispositifs à intégrer directement dans des systèmes existants. Le programme initial ainsi établi permettra au laboratoire commun CiCLOp de perdurer bien au-delà des 3 ans du LabCom.
Outre le marché des systèmes de faisceaux d’ions focalisés (FIB), bien connu au niveau international par la société Orsay Physics, le programme de recherche et innovation CiCLOP permettra d’adresser de nouveaux marchés tels que ceux liés à la quantronique et l’électronique du futur. Orsay Physics pourra ainsi étendre son marché à de nombreux domaines applicatifs en France et à l’étranger.

Coordinateur du projet

Monsieur Stéphane GUILLOUS (CENTRE DE RECHERCHE SUR LES IONS, LES MATÉRIAUX ET LA PHOTONIQUE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ORSAY PHYSICS
CIMAP CENTRE DE RECHERCHE SUR LES IONS, LES MATÉRIAUX ET LA PHOTONIQUE

Aide de l'ANR 300 000 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2019 - 36 Mois

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