Préparation d'échantillon par faisceau d'ions focalisés (FIB)

Le  FIB Dual Beam, est l’association d’un Microscope Electronique à Balayage (MEB-FEG) et d’un Faisceau d’Ions Focalisé (FIB) et pourvu de différents dispositifs annexes. Cet équipement, extrêmement usité dans les technologies et l’industrie du semi-conducteur et de la micro-électronique, vient également s’inscrire dans la génération de moyens d’analyse nécessaires dans le domaine de la physique, la minéralogie, de la géo-microbiologie et des matériaux en général.

Cet outil offre ainsi la possibilité de sélectionner très précisément une région, permet le dépôt de couches (de métallisation ou de passivation) mais surtout la pulvérisation de matériaux à l’échelle submicronique avec la possibilité de visualiser les opérations en  simultané. En effet, le canon ionique émet un faisceau d’ions Ga+ d’énergie fixe (30 kV) et d’intensité variable (1 pA- 20 nA). S’ils sont suffisamment accélérés, les ions sont capables d’arracher les atomes de l’échantillon.  Le positionnement précis du faisceau d’ions rend alors possible la réalisation d’un motif ayant la forme désirée par pulvérisation alors que le faisceau d’électron permet d’imager l’abrasion et d’observer le motif, le dépôt ou la coupe en profondeur.

Le FIB permet ainsi :

• la préparation d’échantillons pour la microscopie électronique en transmission et pour la spectro-microscopie X (STXM)
• le micro-usinage d’échantillons technologique
• l’analyse d’échantillons par tomographie 3D à l’échelle nanométrique.

L’appareil disponible sur la plateforme de l’IMPMC est le Zeiss Neon40EsB doté d’une source électronique type FEG-Schottky : canon à émission de champ et équipé de la colonne électronique UHR Gemini®, boostée pour l’amélioration des performances à basse tension, permettant l’analyse d’échantillons nanométriques. Il est équipé d’une source liquide d’ions Ga+ et d’une colonne ionique Orsay Physics Canion® permettant l’abrasion de tout type de matériaux à l’échelle nanométrique. Un système d’injection de gaz (GIS) Orsay Physics® ainsi qu’un micromanipulateur Kleindiek® viennent compléter l’équipement et permettent le prélèvement in-situ. Pour plus de détails techniques, veuillez consulter la fiche suivante.

Caractéristiques

Faisceau d’ions

• Energie : 30kV (et basse tension 1 et 5 kV)
• Résolution : 7 nm à 30 kV
• Courant de sonde : 1 pA à 40 nA

Faisceau d’électrons

• Energie : Tension variable en continu de 100 V à 30 kV
• Résolution : 1,1 nm à 20 kV et 2,5 nm à 1 kV
• Courant de sonde : 4 pA à 20 nA
• Détecteurs :

Détecteur de type Everhart Thornley polarisable  pour l’imagerie en électrons secondaires et ions secondaires : SES

Détecteur 4 quadrants pour l’imagerie en électrons rétrodiffusés haute tension : AsB

Détecteur annulaire haute performance pour la détection des électrons secondaires basse tension : In-Lens (dans la colonne)

Détecteur annulaire avec grille filtrante en énergie pour la détection des électrons rétrodiffusés basse tension : EsB (dans la colonne)

Microanalyseur EDS Bruker QUANTAX Résolution 129eV sur Mn pour l’analyse élémentaire X avec logiciel Esprit, (cartographie X, profils, pointés)

• Accessoires :

Micromanipulateur Kleindieck

Système d’injection de gaz  GIS (Pt, W, SiOx, Florine, water)

Flood gun