miBotTM

Le positionnement, la manipulation et la caractérisation d’échantillons à l’échelle micro et nanométrique devient enfin vraiment simple et rapide.

Avec ses 4 degrés de liberté dans un boîtier ultra compact et léger, le miBot est un micro-robot de positionnement unique basé sur une technologie de déplacement piézoélectrique.
Contrairement à un manipulateur traditionnel, le miBot est un robot mobile. Il est libre de se déplacer sur toute la surface de la platine où votre échantillon est déposé. N’étant pas rigidement fixé au porte échantillon, le miBot peut être grossièrement déplacé à la main afin d’adapter sa position et son orientation aux différentes tailles et géométries de vos échantillons.

Plaquette du miBotTM (155 téléchargements)

Intuitif à contrôler

Le miBot se déplace le long de ses axes naturels. Aucun mouvement de rotation et de translation n’est couplé. Ceci le rend extrêmement intuitif à contrôler et l’ensemble du personnel d’un laboratoire le prendra en main en seulement quelques minutes avant de pouvoir déjà commencer à obtenir des résultats. La facilité d’utilisation du miBot contribue aussi grandement à réduire le risque d’endommager vos échantillons et les manœuvres de positionnement délicates peuvent être menées avec confiance

Du micromètre au nanomètre

Le miBot se déplace selon deux modes différents, offrant des résolutions de positionnement allant du micromètre au nanomètre. En mode pas à pas, les actionneurs piézoélectriques sont alimentés par une tension alternative. La gamme des déplacements est de plusieurs centimètres avec une résolution allant jusqu’à 40 nm. Aucun signal n’est appliqué sur les actionneurs pour maintenir la position. En mode balayage, une tension continue dont l’amplitude définit le déplacement est appliquée et maintenue sur les actionneurs. La plage de déplacement est alors de quelques centaines de nanomètres avec une résolution nanométrique.

La grande rigidité de la conception monolithique du miBot rend cet instrument de haute précision très peu sensible aux vibrations et garantit ainsi des mouvements fluides même à très fort grossissements. En outre, la petite taille de ce micro-robot offre une meilleure stabilité mécanique et thermique que des manipulateurs sériels avec de grands bras de levier.

Avantages
  • Sondez des échantillons de plusieurs centimètres avec des mouvements à résolution nanométrique.
  • Effectuez vos expérience plus rapidement et obtenez des résultats plus précis tout en réduisant le risque d’endommager vos échantillons.
  • Réduisez l’encombrement de vos instruments de positionnement sur votre platine MEB, sur votre banc de tests ou sur votre microscope photonique.
  • Optimisez votre investissement dans le temps avec une solution simple, polyvalente et évolutive en options (injection de lumière à travers une fibre optique, injection ou aspiration d’un liquide, micro-pinces).
Caractéristiques
  • Résolution de positionnement réglable (µm à nm)
  • Gamme de déplacement jusqu’à plusieurs centimètres
  • Design compact et robuste
  • Mouvements découplés
  • Fonctionne sous vide poussé
  • Compatibilité avec de multiples outils et sondes
  • Haute précision de qualité Suisse
Probing the Electronic Properties of Nanowires in SEM

This presentation has been held by Prof. Ton van Helvoort at NTNU Throndheim, Norway (www.ntnu.edu) during the Imina Technologies’ webinar session that took place on September 24, 2014. The work described in this presentation is done at NTNU NanoLab and within the Nanowire Project lead by Prof. Bjørn-Ove Fimland and Prof. Helge Weman at the Department of Electronics and Telecommunication.

Professor van Helvoort introduces in his presentation the interest of using III-V semiconducting nanowires in future optoelectronic devices. He highlights the need to characterize the electronic properties of such nanowires in order optimize them for these applications and summarizes the challenges his group encountered in pursuing that objective.

He then describes the methodology they followed to deposit metal using e-beam (EBID) to contact the nanowires and the probing set-up they have built to carry out the electrical measurements inside the vacuum chamber of their electron microscope. Some examples of measurements are given and strategies for improvements and future experiments are discussed.

Single Cell Manipulation with Micropipette

Hands-on experiment showing the manipulation of a single mouse primary bone marrow cell with a glass micropipette assisted by a miBot micromanipulator.

Manipulation of nanowires

Manipulation of copper nanowires with 2 miBot nanomanipulators. The nanowires are very quickly and easily extracted from a large bundle before being contacted with sharp tungsten probes.

Installation of the miBot nanomanipulators in a SEM

Installation of a probing platform and miBot nanomanipulators in a scanning electron microscope (SEM). Setup time for nanometer positioning resolution can be achieved in a matter of minutes.

Semi-automatic wafer probing

Assisted probing of LED chips with miBot micromanipulators and an XY nanopositioning stage. The process is fast and intuitive and enables to save time on repetitive wafer probing operations.

Fiber Optic Positioning

Nanometer precision positioning of an optical fiber with the miBot. The 4 degrees of freedom of this very compact and easy to use micromanipulator enables to freely move around centimeter scale samples. The operation of photon collection or localized illumination on light emitting and photovoltaic materials or nanostructures is therefore optimized and drastically simplified.

Dynamic Characterization of a MEMS Resonator

The resonant frequency and displacement of a MEMS resonator device is characterized by Digital Holographic Microscopy (DHM). Two miBot micromanipulators are used to contact the electrical pads on the device, without damaging the wire bonds.

TEM Sample Preparation

Manipulation of 80 nm nanowires under observation of a Scanning Electron Microscope (SEM) for Transmission Electron Microscopy (TEM) sample preparation. This potentially difficult task is greatly simplified due to the nanometer positioning resolution, and large range of motion of which the miBot nanomanipulator is capable.

Flexure testing of a MEMS AFM cantilever

A miBot nanomanipulator is used to deform an AFM cantilever for flexure testing in a SEM. In situ testing of MEMS and NEMS devices is often advantageous during the R&D phase to quickly detect flaws or abnormalities.

Technical Features

Axes de liberté 2 en translation (X & Y –> corps du miBot)
2 en rotation (R & Z –> Corps + Bras)
Dimension & Poids Corps du micro-robot : 20.5 x 20.5 x 13.6 mm 3

bras: 8.3 mm (sans accessoire sur le bras)

poids: 12 g (sans accessoire)

Gamme de déplacement* Mode pas à pas : X, Y: typ. 5 cm 7 | R : ± 180° 7| Z : 42° (rotation du bras)

Mode balayage : X: 440 nm | Y: 250 nm | Z: 780 nm

Résolution de positionnement* Mode pas à pas : 50 nm (X, Y), 120 nm (Z)

Mode balayage : 1.5 nm (X, Y), 3.5 nm (Z)

Vitesse* Suivant les axes X et Y: jusque 2.5 mm.s-1

Sur l’axe Z: jusque 150 mrad.s-1

Forces & Couples* Suivant les axes X and Y : Force de poussée : 0.3 N | force de tension : 0.2 N

Suivant axe Z : mode “levée du bras” : 0.7 Nm (5 g) | force de tension : 0.9 Nm (6gr)

Gamme de température 0 à 80 °C
Humidité < 95% (non condensing)
Tenue au vide 10-7 mbar 1
Caractéristiques électriques Tension : ± 100V

courant : < 100fA 2 – 100mA

fréquence : < 25MHz 2

résistance : typ. 3.5 Ω

*Specifications are measured at tool-holder tip (label “THT” on shema) and measured at 300 K. All technical specifications are approximate values.

Front Connector Pinout Probing DC Voltage Sensor
Pins 1+6 -185 – 185V DC 5 5V DC
Pins 2+5 GND GND GND
Pins 3+4 Signal / GND 4 Signal / GND 4 0–5V 6

1 Vacuum compatible version required (miBot BT-11-VP).
2 Low current, low noise probing accessories and suitable measuring environ-
ments required.
3 Select and adjust parameters from software. Available with miBase BS-43 & MultiBot MB-43.
4 Set pin to probing signal or ground.
5 Adjust amplitude from software (resolution: 1.5V). Drive capacitive loads only.
6 A/D signal output available from software (resolution: 10 bits).
7 In stepping, actual motion range in X, Y, R are limited by the size and shape
of the stage where the miBot moves, and the length of the driving cable. This varies depending of the solution package.

Sondes, micro-outils & capteurs

Imina Technologies propose une gamme d’outils et de capteurs compatibles avec le miBot qui permettent d’étendre l’utilisation de votre micro-robot à un grand nombre d’applications. Son porte-outil est en effet équipé d’un mécanisme qui permet d’échanger ou de remplacer les accessoires montés sur le bras en quelques minutes seulement. Votre miBot se transforme ainsi en un positionneur de sonde électrique ou de fibre optique, ou encore en manipulateur de nanoparticules ou d’échantillons biologiques.

Des porte-outils existent pour les outils suivants :

Pointe sonde Rayon de la pointe : 10 nm à 20 µm
Matériaux: Tungstène, plaqué Or, carbure de tungstène, cuivre-béryllium
Diamètre de la base de la pointe : 0.51 mm (0.020”)
Dimension la pointe: 15 mm (0.6”) and 38 mm (1.5”)
Angle d’orientation par rapport au porte-outil: 0° et 30°
Fibres optiques Diamètre externe : typ. 250 µm
Micro-pince Ouverture max des bras de pinces : 60 µm
Micropipettes Capillaire en verre : typ. diamètre externe = 1 mm, diamètre interne = 10 µm
Vos outils sur demande Possibilité d’options sur d’autres outils sur demande: capteur de force, sonde AFM, MEMS, sonde multiple. N’hésitez pas à nous contacter pour nous faire part de votre besoin.