Brevet FR2915803A1 — publié le 20081107

SONDE POUR MICROSCOPIE A FORCE ATOMIQUE L'invention porte sur une sonde pour microscopie à force atomique, sur un microscope à force atomique comportant une telle sonde et sur un procédé de microscopie à force atomique. La microscopie à force atomique (ou AFM : Atomic Force Microscopy, en langue anglaise) est une technique de microscopie à balayage développée à partir des années quatre-vingt et permettant d'atteindre une résolution à l'échelle atomique. Contrairement à la microscopie à balayage à effet tunnel, la microscopie à force atomique n'est pas limitée à la formation d'images de surfaces conductrices, ce qui la rend particulièrement adaptée a des matériaux isolants, semi-conducteurs, ainsi que des échantillons de nature biologique. Cette technique trouve application dans des nombreux domaines de la recherche pure et appliquée, mais également dans l'industrie 15 microélectronique. Le composant essentiel d'un microscope à force atomique conventionnel est une sonde constituée par un levier encastré à une extrémité et pourvu, à l'extrémité opposée, d'une pointe orientée vers la surface ou l'objet à observer. Le levier présente généralement une longueur 20 de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de micromètres, et la pointe un rayon de courbure de quelques dizaines ou centaines de nanomètres. Une telle sonde, généralement constituée de silicium mono- ou polycristallin, peut être fabriquée par des techniques photolithographiques conventionnelles, à un coût faible. Lorsque la pointe de la sonde est rapprochée d'une surface, elle subit l'influence de forces attractives ou répulsives de nature chimique, de van der Waals, électrostatiques et/ou magnétiques. En mesurant ces forces pendant que la pointe balaye la surface de l'objet à observer, il est possible de reconstituer une image de ce dernier. La mesure des forces s'exerçant entre la pointe et l'objet peut s'effectuer de différentes manières. 25 30 Selon la technique la plus simple et plus ancienne (AFM statique) on se limite à observer, notamment par des moyens optiques, la déflexion du levier encastré supportant la pointe. Une meilleure sensibilité peut être obtenue en faisant vibrer ce levier selon l'un de ses modes propres, et en observant les variations de fréquence de résonance induites par les gradients de ces forces (AFM dynamique). En pratique, la technique dynamique est généralement préférée pour les observations effectuées dans le vide ou dans l'air. Cette technique convient moins bien aux observations en milieu liquide, car les vibrations du levier y sont fortement amorties. Une introduction générale aux principes de la microscopie à force atomique est fournie par l'article de F. J. Giessibl et C. F. Quate Exploring the nanoworld with atomic force microscopy , Physics Today, décembre 2006, pages 44 ù 50. La microscopie à force atomique est aujourd'hui une technique expérimentale très puissante. Des améliorations de ses performances restent cependant souhaitables. En premier lieu, il est souhaitable d'améliorer sa sensibilité, 20 c'est à dire de permettre la mesure de forces de valeur plus faible, et cela aussi bien dans le vide, l'air, ou en milieu liquide. II est également souhaitable d'améliorer la résolution temporelle des mesures, pour permettre d'acquérir des images dans un temps plus bref et pour rendre possibles des observations en temps réel de 25 phénomènes dynamiques. II est également souhaitable de permettre la réalisation intégrée des moyens d'excitation et de détection des vibrations du levier dans le cadre de l'AFM dynamique. L'invention vise à atteindre au moins certains des buts 3 0 précités. Conformément à l'invention, cela est rendu possible en exploitant un mode d'oscillation de volume d'un résonateur micromécanique, au lieu d'un mode de flexion comme dans le cas des sondes de l'art antérieur. Un objet de l'invention est donc une sonde pour microscopie à force atomique comportant un résonateur micromécanique et une pointe pour microscopie à force atomique faisant saillie dudit résonateur, caractérisée en ce que : elle comporte également un moyen pour exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume dudit résonateur; et en ce que ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1, P1') fait saillie dudit résonateur sensiblement en correspondance d'un point ventral (PV1) dudit mode d'oscillation de volume. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention : - Ladite sonde peut comporter également un moyen pour 15 détecter les oscillations dudit résonateur micromécanique selon ledit mode d'oscillation de volume. - Ledit moyen pour détecter les oscillations dudit résonateur micromécanique peut être choisi parmi un capteur capacitif et un capteur piézoélectrique. 20 - Ledit moyen pour exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume dudit résonateur peut être choisi parmi un actionneur capacitif et un actionneur piézoélectrique. - Ledit résonateur micromécanique peut présenter une structure planaire et ledit mode d'oscillation de volume peut être un mode de 25 déformation plane dudit résonateur. - Ledit résonateur micromécanique peut présenter une épaisseur comprise entre 0,01 pm et 10 pm, et de préférence entre 0,05 pm et 5 pm. - Ledit résonateur micromécanique peut avoir une forme de 30 disque ou d'anneau. Dans ce cas, ledit mode d'oscillation de volume peut être un mode elliptique. - Lorsque ledit résonateur micromécanique est en forme de disque, il peut présenter un rayon extérieur compris entre 0,1 pm et 200 pm. - Ladite pointe pour microscopie à force atomique peut s'étendre dans le plan dudit résonateur micromécanique, à partir du contour de ce dernier. - En variante, ladite pointe pour microscopie à force atomique peut former un angle avec le plan dudit résonateur micromécanique. - Ledit mode d'oscillation de volume peut présenter une 10 fréquence propre dans le vide comprise entre 10 MHz et 20 GHz, et de préférence entre 50 MHz et 2 GHz. - Ledit résonateur micromécanique peut présenter, pour ledit mode d'oscillation de volume, un facteur de qualité dans le vide compris entre 103 et 105, et de préférence entre 5.103 et 5.104. 15 - Ledit résonateur micromécanique peut présenter, pour ledit mode d'oscillation de volume, un facteur de qualité dans l'eau compris entre 102 et 5.104, et de préférence entre 103 et 104. - Ledit mode d'oscillation de volume peut présenter au moins un point nodal sur le contour dudit résonateur micromécanique, et ce 20 dernier peut présenter un moyen de fixation à une structure de support positionné en correspondance dudit point nodal. En particulier, ladite sonde peut comporter un seul moyen de fixation, se présentant sous la forme d'une poutre. - Ledit résonateur micromécanique peut avoir une structure 25 symétrique, ladite sonde présentant au moins un élément d'équilibrage ayant un moment d'inertie sensiblement égal à celui de la pointe, disposé de manière à préserver la symétrie de ladite structure. - Au moins ledit résonateur micromécanique et ladite pointe pour microscopie à force atomique peuvent être réalisés de manière 30 monolithique. -Avantageusement, ledit résonateur micromécanique, ladite pointe pour microscopie à force atomique, ledit capteur électrostatique et ledit actionneur électrostatique peuvent être réalisés de manière monolithique. - Au moins ledit résonateur micromécanique et ladite pointe pour microscopie à force atomique peuvent être réalisés en silicium. - Ledit résonateur micromécanique peut être disposé à l'extrémité d'une poutre constituant une structure de support pour ce dernier. Un autre objet de l'invention est un microscope à force atomique comportant une sonde selon l'une des revendications précédentes. Encore un autre objet de l'invention est un procédé de microscopie à force atomique, comportant les étapes consistant à : - approcher d'une surface à imager la pointe pour microscopie à force atomique d'une sonde telle que décrite ci-dessus ; exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume du résonateur micromécanique de ladite sonde en utilisant le moyen pourvu à cet effet, ledit mode d'oscillation de volume présentant une fréquence propre ; et -détecter les variations de la fréquence propre dudit mode 20 d'oscillation de volume induites par des forces s'exerçant entre ladite surface à imager et ladite pointe pour microscopie à force atomique. Encore un autre objet de l'invention est un procédé de microscopie à force atomique, comportant les étapes consistant à : - approcher d'une surface à imager la pointe pour 25 microscopie à force atomique d'une sonde telle que décrite ci-dessus ; - exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume du résonateur micromécanique de ladite sonde en utilisant le moyen pourvu à cet effet, ledit mode d'oscillation de volume présentant une fréquence propre ; et 30 - détecter les variations de d'amplitude dudit mode d'oscillation de volume induites par des forces s'exerçant entre ladite surface à imager et ladite pointe pour microscopie à force atomique. En particulier, au moins ladite surface à imager et ladite pointe pour microscopie à force atomique peuvent être immergées dans un milieu liquide. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement : La figure 1A, une sonde pour microscopie à force atomique d'un type connu de l'art antérieur ; - La figure 1B, le schéma d'un modèle mécanique simplifié 10 de la sonde de la figure 1A ; - La figure 1C, les pics de résonance de la sonde de la figure 1A dans l'air et dans l'eau ; - La figure 2, une vue en plan d'une sonde selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 15 - La figure 3, un mode de vibration elliptique du résonateur de la sonde de la figure 2 ; et - La figure 4, une vue du côté d'une sonde selon un second mode de réalisation de l'invention. La figure 1A montre la structure typique d'une sonde pour 20 microscopie à force atomique connue de l'art antérieur, SM. Une telle sonde est essentiellement constituée d'un levier encastré, ou cantilever CL, qui fait saillie d'une structure de support STS. A proximité de l'extrémité distale (opposée à la structure de support STS) du levier CL est disposée une pointe qui fait saillie d'une surface principale dudit levier en direction d'une surface à 25 imager SI. Un faisceau laser FLI est dirigé vers le levier CL pour être réfléchi par ce dernier ; toute déflexion du levier se traduit par une déviation du faisceau réfléchi FLR, qui peut être détectée par un photodétecteur à quatre quadrants. Le levier CL est généralement réalisé en silicium au moyen 30 de procédés photolithographiques et présente une largeur comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de micromètres, une largeur également de quelques dizaines de micromètres et une épaisseur de quelques micromètres. Le levier CL peut vibrer selon un mode de flexion qui détermine un mouvement alternatif de la pointe P en direction de la surface SI. Il peut donc être modélisé par un oscillateur mécanique de type masse- ressort, caractérisé par une masse MSM et par une constante élastique (ou raideur) kcL. L'oscillation de ce système est perturbée par la présence de forces qui s'exercent entre la pointe P et la surface SI ; cette perturbation peut être modélisée par un ressort supplémentaire dont la raideur kFA est donnée par le gradient desdites forces. L'effet de la perturbation est de modifier la fréquence de résonance fo du système, qui passe de ~kc2~, à V(kc, +k,,.A)/M,M Une mesure de la fréquence de vibration du levier, qui 27r peut être effectuée par la méthode optique décrite en référence à la figure 1, permet donc de déterminer kFA, ce qui fournit des informations sur la surface 15 SI. Une étude plus détaillée de ce système permet de montrer que sa sensibilité aux gradients de force est d'autant meilleure que le facteur fo•Q/kcL est grand, Q étant le facteur de qualité de l'oscillateur. II s'ensuit qu'il est généralement souhaitable de maximiser la fréquence de résonance fo et le 20 facteur de qualité Q. Concrètement, les sondes de l'art antérieur présentent des fréquences de résonance pouvant atteindre les 300 kHz et des facteurs de qualité dans l'air jusqu'à 500 ce qui conduit à une sensibilité de l'ordre de 100 piconewton (pN). Au-delà, on se heurte à des limitations intrinsèques au 25 système. En effet pour augmenter la fréquence de résonance, il serait nécessaire de réduire la longueur du levier CL. Mais cela rendrait problématique la fabrication de la sonde, notamment en ce qui concerne le positionnement de la pointe P, ainsi que l'excitation et la détection de ses 30 oscillations. De plus, la réduction des dimensions du levier est difficile car elle nécessite d'utiliser des techniques de lithographie électronique, plus coûteuse. Par ailleurs, il serait souhaitable d'augmenter le facteur de qualité Q. Il est connu que ce paramètre est limité par les pertes d'énergie qui se produisent inévitablement sur toute la largeur du levier à l'endroit ou celui-ci est lié à la structure de support. Les performances de la sonde de la figure 1A sont sensiblement dégradées lorsque cette dernière est immergée dans un liquide, tel que l'eau ou un solvant organique, ce qui est souvent nécessaire pour permettre l'observation d'une structure biologique, par exemple un enzyme. La viscosité du liquide et la dissipation d'énergie provoquée par les effets de traînée hydrodynamique provoquent en effet une réduction de la fréquence de résonance et, surtout, du facteur de qualité. A titre d'exemple on considère un levier en silicium polycristallin présentant une longueur L=211 pm, une largeur w=30 pm et une épaisseur t=2,2 pm, encapsulé par 100 nm de nitrure de silicium. La figure 1C montre les pics de résonance de ce levier dans l'air (courbe RA) et dans l'eau (courbe RE). On peut observer que la fréquence de résonance passe d'une valeur foA=66 kHz dans l'air à une valeur foE=23 kHz dans l'eau ; en même temps le facteur de qualité Q décroît d'une valeur de 139 à une valeur de 3. Globalement, le facteur fo-Q/kcL, dont dépend la sensibilité de la sonde, diminue d'un facteur 133 en passant de l'air à l'eau. L'idée à la base de la présente invention consiste à abandonner le principe du levier encastré oscillant en flexion, et utiliser à la place de ce dernier un résonateur micromécanique oscillant selon un mode de volume. Un tel résonateur peut se présenter sous des formes différentes, mais il est le plus souvent constitué par un anneau ou un disque fixé à une structure de support au niveau d'un ou plusieurs points situés sur son contour. Un mode de volume peut être défini comme un mode de vibration caractérisé par une forme propre (déformée du résonateur oscillant à une fréquence propre) symétrique par rapport au(x) plan(s) de la ou des fibres neutres. Il s'agit par exemple d'un mode de compression, par opposition à des modes de flexion ou de torsion qui ne présentant pas une telle symétrie. L'utilisation d'un mode de volume est avantageuse à plusieurs 5 égards. Premièrement, pour une structure donnée, la constante élastique k associée aux modes de volume est beaucoup plus élevée que celle associée aux modes de flexion. La fréquence de résonance est donc également plus élevée, et peut atteindre les MHz, voire les GHz, sans qu'il 10 soit nécessaire de réduire excessivement les dimensions du résonateur. L'utilisation d'une fréquence de résonance élevée n'est pas seulement intéressante du point de vue de la sensibilité de la sonde, mais aussi en ce qu'elle permet d'obtenir une bonne résolution temporelle, ce qui peut permettre l'observation en temps réel de phénomènes dynamiques. Par 15 exemple, une fréquence de résonance de plusieurs MHz permet d'atteindre une résolution temporelle de l'ordre de la microseconde (ps) ; or, des nombreux phénomènes d'intérêt biophysique se déroulent sur cette échelle de temps. Par ailleurs, une oscillation de la pointe à fréquence élevée 20 peut permettre de sonder des objets mous , tels que des membranes cellulaires, ce qui n'est généralement pas possible avec les microscopes à force atomique connus de l'art antérieur. En effet, l'effet viscoélastique fait en sorte que de tels objets apparaissent rigides à une pointe se déplaçant à une vitesse suffisamment élevée. 25 Un autre avantage de l'utilisation des modes de volume est que certains de ces modes présentent des points nodaux, c'est à dire à déplacement nul, sur le contour du résonateur. Ce dernier peut donc être fixé à une structure de support au niveau desdits points nodaux, ce qui a pour effet de minimiser les pertes d'énergie mécanique, qui sont relativement 30 importantes dans le cas de la flexion d'un levier encastré. Il en résulte une augmentation du facteur de qualité Q. Mais l'avantage le plus important qui découle de l'utilisation de modes d'oscillation de volume est la diminution des pertes hydrodynamiques dans les utilisations en milieu liquide. En effet, lorsque le résonateur micromécanique présente une structure planaire, il est possible d'exploiter un mode de déformation plane de ce dernier, c'est à dire un mode d'oscillation ou le déplacement s'effectue majoritairement dans le plan du résonateur. De cette façon, les forces hydrodynamiques exercent essentiellement sur la tranche du résonateur, dont l'épaisseur est typiquement de l'ordre du micromètre. Des résonateurs micromécaniques présentant des modes d'oscillation de volume pouvant convenir à la réalisation d'une sonde pour microscopie à force atomique sont connus de l'art antérieur, principalement pour être utilisés comme filtres électromécaniques dans le domaine des télécommunications. On peut citer, à titre d'exemple, les articles suivants : - J. Wang, Z. Ren et C. T.-C. Nguyen 1.156-GHz Self-Aligned Vibrating Micromechanical Disk Resonator , IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 51, N 12, pages 1607 û 1628, décembre 2004 ; - Y. Xie, S.-S. Li, Z. Ren et C. T.-C. Nguyen UHF Micromechanical Extensional Wine-Glass Mode Ring Resonators , Technical Digest 2003, 2003 IEEE International Electron Devices Meeting, Washington D. C. (Etats-Unis), 8 û 10 décembre 2003, pages 953 û 956 ; et - Z. Hao, S. Pourkamali et F. Ayazi, VHF Single-Crystal Silicon Elliptic Bulk-Mode Capacitive Disk Resonators û Part I: Design and Modeling , Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 13, N 6, décembre 2004, pages 1043 û 1053. La figure 2 montre une sonde pour microscopie à force atomique selon un premier mode de réalisation de l'invention. La sonde SM' est basée sur un résonateur micromécanique RMM en forme d'anneau circulaire présentant un rayon externe Rex=40pm et un rayon interne R;,,=30 pm. Ce résonateur présente un mode de déformation plan, dit de type elliptique ; la figure 3 montre l'anneau RMM dans son état d'équilibre (ligne 2915803 Il hachurée) et dans son état déformé correspondant à l'amplitude maximale d'une oscillation selon ce mode de volume (ligne continue). Pour ce résonateur réalisé en silicium polycristallin présentant une épaisseur de 5 pm, la fréquence de résonance du mode elliptique est de 7.3 MHz et le facteur de 5 qualité dans le vide vaut 1000. Les oscillations peuvent typiquement présenter une amplitude aux points ventraux de l'ordre de 30 à 50 nm. La figure 3 permet de remarquer que le mode elliptique d'oscillation de l'anneau RMM présente quatre points nodaux PN1, PN2, PN3, PN4 repartis régulièrement le long du contour C de ce dernier, ainsi que 10 quatre points ventraux PV1, PV2, PV3, PV4, également repartis régulièrement autour du contour C et décalés de 45 par rapport auxdits points nodaux. Les points nodaux, en correspondance desquels les déplacements sont nuls, sont exploités pour fixer le résonateur RMM à une 15 structure de support STS en forme de levier au moyen de quatre poutres LF1, LF2, LF3 et LF4. La fixation au niveau des points nodaux permet de limiter les pertes d'énergie mécanique. Deux pointes P1 et P2 sont disposées en correspondance de deux points ventraux diamétralement opposés, PV1 et PV2. L'une de ces 20 pointes, P1, est destinée à être orientée vers la surface à imager SI, tandis que l'autre est destinée à rendre la structure symétrique vis-à-vis du mode de vibration utilisé. Lorsque le mode elliptique est excité, la pointe P1 est animée d'un mouvement alternatif dans une direction radiale, qui la conduit à se rapprocher et s'éloigner de la surface SI. Dans ces conditions, les forces 25 d'interaction entre la pointe et la surface modifient la fréquence de résonance et le facteur de qualité du résonateur. Cela permet d'une part de caractériser la surface de la même manière que dans le cas des sondes AFM connues de l'art antérieur, ou d'autre part en mesurant la dissipation supplémentaire du résonateur induite par l'interaction entre la pointe et la surface 30 Pour exciter le mode elliptique, il est nécessaire d'appliquer à un point du contour C du résonateur RMM, de préférence un point ventral, une force dirigée radialement. Dans le mode de réalisation de la figure 2, un moyen d'excitation sélectif du mode d'oscillation elliptique est prévu sous la forme d'une électrode en arc de cercle EL1, d'une largeur typiquement comprise entre l pm et 200 pm situé à l'extérieur de l'anneau RMM en regard du point ventral PV3, et espacé du contour C dudit anneau par un intervalle ES1. Lorsqu'un signal électrique alternatif, dont la fréquence correspond à la fréquence de résonance du mode elliptique, est appliqué à l'électrode EL1, ledit mode elliptique est excité sélectivement par effet électrostatique. L'utilisation d'un actionnement de type électrostatique dans un système micromécanique est connue, voir par exemple l'article de H. Camon, J.-Y. Fourniols, S. Muratet et B. Estibals Microsystèmes à actionnement électrostatique: conception, modélisation et caractérisation , J3eA, Journal sur l'enseignement des sciences et technologies de l'information et des systèmes, Volume 2, Hors-Série 2, 2 (2003), accessible sur Internet à l'adresse : http://www.bibsciences.org/bibsup/j3ea/full_HS/vol2_HS2/2/pdf/J3 EAvol2_HS2_2.pdf. La détection des oscillations est effectuée de manière capacitive à l'aide d'une deuxième électrode EL2, disposée symétriquement par rapport à l'électrode d'excitation EL1. Lorsqu'une différence de potentiel constante est appliquée entre l'électrode EL2 et le résonateur RMM, les oscillations de ce dernier déterminent une variation de la largeur de l'intervalle ES2, et donc de la capacité du système, ce qui engendre un signal électrique alternatif. Il est intéressant de remarquer que la sonde SM' de l'invention peut être entièrement réalisée sous forme intégrée ou monolithique , y compris en ce qui concerne les moyens d'excitation et de détection des oscillations, et cela en utilisant uniquement des techniques classiques de lithographie. Il s'agit là d'un autre avantage de l'invention par rapport à l'art antérieur. Des nombreuses variantes d'exécution sont possibles. Le résonateur micromécanique RMM peut être en forme d'anneau, avec un rayon extérieur Rex compris entre 0,1 pm et 200 pm et une largeur qui dépend à la fois de la nécessité d'obtenir une résistance mécanique suffisante et des limites technologiques posés par les procédés de fabrication par lithographie (actuellement de l'ordre de 8 nm). Le résonateur peut également présenter une forme de disque ; il en résulte généralement une fréquence de résonance plus élevée que dans le cas d'un résonateur annulaire. Une forme circulaire n'est d'ailleurs pas essentielle, car on peut par exemple envisager des résonateurs en forme de plaque polygonale, éventuellement avec des coins arrondis. De même, le mode elliptique n'est qu'un choix possible parmi d'autres. Les articles précités fournissent des exemples de résonateurs qui peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention. L'épaisseur du résonateur RMM peut être comprise entre 0,01 pm et 10 pm, et de préférence entre 0,05 pm et 5 pm. Une faible épaisseur est préférée pour les résonateurs amenés à être utilisés en milieu liquide. Dans le vide, la fréquence propre du mode de volume exploité peut être comprise entre 10 MH et 20 GHZ, et de préférence entre 50 MHz et 2 GHZ, avec un facteur de qualité Q entre 103 et 105 (de préférence entre 5.103 et 5.104). Dans l'eau, la fréquence propre peut être comprise de préférence entre 5 et 500 MHz, avec un facteur de qualité entre 102 et 5.104 (de préférence entre 103 et 104). L'utilisation d'une technique électrostatique pour exciter et détecter les vibrations du résonateur RMM est particulièrement avantageuse, mais d'autres méthodes peuvent être préférés dans des cas particuliers, par exemple l'utilisation de couches piézoélectriques. Dans l'exemple de la figure 2, le résonateur présente un moyen de fixation LF1 ù LF4 en correspondance de chaque point nodal. Pour minimiser les pertes d'énergie il est envisageable d'utiliser moins de moyens de fixation : à la limite un seul point peut être suffisant. La fixation du résonateur à la structure de support n'est pas nécessairement effectuée au niveau de son contour : l'article précité de J. Wang et al., par exemple, montre un exemple d'un résonateur supporté par son centre. L'utilisation de deux pointes diamétralement opposées, P1 et P2, n'est pas essentielle : elle n'a pour but que de préserver la symétrie de la structure en termes de moment d'inertie, et de faciliter ainsi la détermination des points nodaux et ventraux. En variante, il est possible d'utiliser de moyens d'équilibrage de la structure, ou contrepoids, n'ayant pas une forme de pointe. II est d'ailleurs possible d'utiliser plusieurs pointes ou contrepoids répartis de manière uniforme le long du contour C du résonateur. II est également possible de ne prévoir qu'une seule pointe, P1, et pas de contrepoids, en renonçant ainsi à la structure symétrique du résonateur. Enfin, il n'est pas essentiel que la ou les pointes s'étendent dans le plan du résonateur à partir du contour de ce dernier. La figure 4 montre un exemple de sonde SM" dans laquelle les pointes P1', P2' s'étendent perpendiculairement au plan du résonateur ; ce dernier est légèrement incliné de telle manière que seule la pointe P1' puisse interagir avec la surface SI. On remarquera que, dans ce cas, le mouvement de la pointe P'1 est quasiment parallèle à la surface SI : la sonde opère donc d'une manière différente que dans l'exemple de la figure 2. On parle de fonctionnement en mode de cisaillement tel que décrit par l'article de K. Karrai et al Piezoelectric tip-sample distance control for near field optical microscopes , Applied Physics Letters, 3 Avril 1995 - Volume 66, numéro 14, pages 1842-1844. REVENDICATIONS 1. Sonde pour microscopie à force atomique (SM', SM") comportant un résonateur micromécanique (RMM) et une pointe pour microscopie à force atomique (P1, P1') faisant saillie dudit résonateur, caractérisée en ce que : - elle comporte également un moyen (EL1) pour exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume dudit résonateur (RMM) ; et en ce que -ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1, P1') 10 fait saillie dudit résonateur sensiblement en correspondance d'un point ventral (PV1) dudit mode d'oscillation de volume. 2. Sonde pour microscopie à force atomique selon la revendication 1, comportant également un moyen (EL2) pour détecter les oscillations dudit résonateur micromécanique (RMM) selon ledit mode 15 d'oscillation de volume. 3. Sonde pour microscopie à force atomique selon la revendication 2, dans laquelle ledit moyen (EL2) pour détecter les oscillations dudit résonateur micromécanique est choisi parmi un capteur capacitif et un capteur piézoélectrique. 20 4. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit moyen (EL1) pour exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume dudit résonateur est choisi parmi un actionneur capacitif et un actionneur piézoélectrique. 5. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des 25 revendications précédentes, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) présente une structure planaire, et dans laquelle ledit mode d'oscillation de volume est un mode de déformation plane dudit résonateur. 6. Sonde pour microscopie à force atomique selon la revendication 5, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) 30 présente une épaisseur comprise entre 0,01 pm et 10 pm, et de préférence entre 0,05 pm et 5 pm. 7. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications 5 ou 6, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) a une forme de disque ou d'anneau. 8. Sonde pour microscopie à force atomique selon la 5 revendication 7, dans laquelle ledit mode d'oscillation de volume est un mode elliptique. 9. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications 7 ou 8, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) en forme de disque ou d'anneau. 10 10. Sonde pour microscopie à force atomique selon la revendication 9, dans laquelle ledit résonateur micromécanique en forme de disque ou d'anneau présente un rayon extérieur (Rex) compris entre 0,1 dam et 200 pm. 11. Sonde pour microscopie à force atomique (SM') selon 15 l'une des revendications 5 à 10, dans laquelle ladite pointe (P1) pour microscopie à force atomique s'étend dans le plan dudit résonateur micromécanique (RMM), à partir du contour (C) de ce dernier. 12. Sonde pour microscopie à force atomique (SM") selon l'une des revendications 5 à 10, dans laquelle ladite pointe pour microscopie 20 à force atomique (P1') forme un angle avec le plan dudit résonateur micromécanique (RMM). 13. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit mode d'oscillation de volume présente une fréquence propre dans le vide comprise entre 10 MHz et 20 25 GHz, et de préférence entre 50 MHz et 2 GHz. 14. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) présente, pour ledit mode d'oscillation de volume, un facteur de qualité dans le vide compris entre 103 et 105, et de préférence entre 5.103 et 30 5.104. 15. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) présente, pour ledit mode d'oscillation de volume, un facteur de qualité dans l'eau compris entre 102 et 5104, et de préférence entre 103 et 104. 16. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit mode d'oscillation de volume présente au moins un point nodal (PN1, PN2, PN3, PN4) sur le contour (C) dudit résonateur micromécanique (RMM), et dans laquelle ce dernier présente un moyen de fixation (LF1, LF2, LF3, LF4) à une structure de support (STS) positionné en correspondance dudit point nodal (PN1, PN2, PN3, PN4). 17. Sonde pour microscopie à force atomique selon la revendication 16, comportant un seul moyen de fixation à une structure de support, ledit moyen de fixation se présentant sous la forme d'une poutre. 18. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) a une structure symétrique, ladite sonde présentant au moins un élément d'équilibrage (P2) ayant un moment d'inertie sensiblement égal à celui de la pointe (P1), disposé de manière à préserver la symétrie de ladite structure. 19. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle au moins ledit résonateur micromécanique (RMM) et ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1, P2) sont réalisés de manière monolithique. 20. Sonde pour microscopie à force atomique selon la revendication 19 lorsqu'elle dépend des revendications 3 et 4, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM), ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1), ledit capteur électrostatique (EL2) et ledit actionneur électrostatique (EL1) sont réalisés de manière monolithique. 21. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle au moins ledit résonateurmicromécanique (RMM) et ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1) sont réalisés en silicium. 22. Sonde pour microscopie à force atomique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit résonateur micromécanique (RMM) est disposé à l'extrémité d'une poutre (STS) constituant une structure de support pour ce dernier. 23. Microscope à force atomique comportant une sonde (SM', SM") selon l'une des revendications précédentes. 24. Procédé de microscopie à force atomique, comportant les 10 étapes consistant à : - approcher d'une surface à imager (SI) la pointe (P1) pour microscopie à force atomique d'une sonde (SM', SM") selon l'une des revendications 1 à 22 ; - exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume du 15 résonateur micromécanique (RMM) de ladite sonde en utilisant le moyen (EL1) pourvu à cet effet, ledit mode d'oscillation de volume présentant une fréquence propre ; et - détecter les variations de la fréquence propre dudit mode d'oscillation de volume induites par des forces s'exerçant entre ladite surface 20 à imager (SI) et ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1). 25. Procédé de microscopie à force atomique, comportant les étapes consistant à : - approcher d'une surface à imager (SI) la pointe (P1) pour microscopie à force atomique d'une sonde (SM', SM") selon l'une des 25 revendications 1 à 22 ; - exciter sélectivement un mode d'oscillation de volume du résonateur micromécanique (RMM) de ladite sonde en utilisant le moyen (EL1) pourvu à cet effet, ledit mode d'oscillation de volume présentant une fréquence propre ; et 30 - détecter les variations de d'amplitude dudit mode d'oscillation de volume induites par des forces s'exerçant entre ladite surface à imager (SI) et ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1). 26. Procédé selon l'une des revendications 24 ou 25, dans lequel au moins ladite surface à imager (SI) et ladite pointe pour microscopie à force atomique (P1) sont immergées dans un milieu liquide.