FIB MEB Ga ou Xe

La FIB (Focused Ion Beam) est un équipement qui focalise et balaye un faisceau d'ions sur un échantillon dans une chambre d'analyse sous vide. Ce type d'équipement peut être utilisé  : 

  • Pour former des images en utilisant les électrons secondaires émis pas les interactions entre les ions incidents et la surface de l'échantillon. 
  • Pour usiner localement la matière et fabriquer des nanostructures. 

La plupart des systèmes FIB utilisent le Gallium pour usiner les surfaces (tailles d'usinage accessibles environ 10-15 micromètres). C'est également avec cet outil que sont préparées les lames minces pour le MET (Microscope Electronique en Transmission). 
La FIB Xenon, moins répandue, permet d'usiner des dimensions plus importantes, supérieures à la centaine de micromètres. 

Pendant les 25 dernières années, la FIB est devenue une technologie clef pour un large éventail d'applications en science des matériaux : circuit edit, préparation d'échantillons pour le MET, analyse microstructurale, micro-nanomachining. 
Associée au MEB (Microscope électronique à balayage), la FIB est devenue un équipement puissant pour la nano manipulation et la nano fabrication quand elle est associée à un nanomanipulateur. 
Les systèmes d'injection de gaz GIS (Gas Injection System) permettent de déposer des matériaux localement, ou d'aider la gravure. 
 

Applications

Préparation d’échantillons pour Microscopie électronique en transmission

Une application importante de la FIB est la préparation d’échantillons pour la Microscopie électronique en transmission (TEM). Le TEM nécessite des échantillons très minces, typiquement 100 nanomètres. D’autres techniques peuvent être utilisées, mais la FIB convient tout à fait pour repérer et usiner ensuite l’échantillon avec une précision nanométrique.

 

Réalisation de 'cross sections' pour une observation au MEB (Microscope Electronique à Balayage)
 

Une autre application de la FIB est de réaliser des 'cross sections', pour observer la structure et / ou la chimie de la sub surface en MEB. Quand les dimensions des couches / structures concernées sont adaptées, le MEB fournit des informations très précises. 


Micro and nano machining, material deposition

En raison de l’effet de pulvérisation, la FIB est utilisée comme un outil de micro-fabrication, pour modifier ou pour usiner la matière à l’échelle micrométrique ou nanométrique.

Une FIB peut également être utilisée pour déposer des matériaux. On parle de « déposition induite par faisceau d’ions » (en anglais, IBID pour Ion Beam Induced Deposition). Il s’agit d’un dépôt chimique en phase vapeur assisté par FIB qui se produit lorsqu’un gaz comme l’hexacarbonyle de tungstène (W(CO)6), introduit dans la chambre à vide est adsorbé par l’échantillon. En balayant une zone de l’échantillon avec le faisceau d’ions, le gaz précurseur est décomposé et le tungstène, non volatil, reste déposé à la surface de l’échantillon. La couche de tungstène déposée protège l’échantillon de la pulvérisation du gallium. D’autres métaux que le tungstène, comme le platine peuvent également être déposés par le même procédé.

FIB MEB Ga ou Xe
A cross-section of a solder ball milled from the board side