Préparation de lame TEM dans un FIB principe, avantages, inconvénients

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1 Préparation de lame TEM dans un FIB principe, avantages, inconvénients B. Domengès Journée scientifique annuelle de l Institut de Recherche sur les matériaux avancés 28 juin Caen

2 Plan Introduction - historique Principe procédure de préparation Avantages Inconvénients Solutions technologiques Comparaison IS - FIB Résumé 2

3 Introduction LaMIPS laboratoire mixte - industriels du monde des semiconducteurs CRISMAT(CNRS, ENSICAEN, UCBN) Équipé d un FIB dès 2000 Nombreux échanges avec le laboratoire d analyses de défaillance de NXP semiconducteurs (Harry Roberts, Bert Otterloo, Nijmeggen) Mise en place rapide des diverse applications du FIB Site : EFUG European Focused Ion Beam Users Group 3

4 Le système Focused Ion Beam utilise un faisceau d ions Ga focalisé afin de graver ou déposer de la matière de manière localisée. Yaguchi T., Kamino T., T. Ishitani and R. Urao, "Method for crosssectional Transmission Electron Microscopy Specimen Preparation of Composite Materials Using a Dedicated Focused Ion Beam System", Microsc. and Microanalysis 5, (1999), pp Roberts H. et al., EFUG meeting, Arcachon, France, Giannuzzi L.A. et al., Introduction to Focused ion Beam, Instrumentation, Theory, Technique and practice, Springer (US, 2006) pp or Pt Metal lines 4

5 Ancienne Technique : barreau en T Ré-amincissement possible Très haut taux de réussite Nécessité de préparer un barreau en T de 2 mm de long Problème d ombrage dans le TEM pour les analyses EDXS 5

6 2ndeTechnique : Lift-off ex-situ Le transfert sur la grille se fait par piquage avec une pointe en verre (forces électrostatiques) Pas de ré-amincissement possible Taux de réussite variable 6

7 Lift-off in-situ Repérage (croix) Dépôt barre de protection Gravure cavités de ~15µm courant adapté à la distance / z.i. lame 4-5µm d épaisseur 7

8 Lift-off in-situ Découpes 8

9 Lift-off in-situ Aiguille de piquage : pointe de micro-probing (R=1µm) 9

10 Lift-off in-situ Collage de l aiguille sur la lame puis cut final 10

11 Lift-off in-situ Dégagement 11

12 Lift-off in-situ Transfert sur une grille TEM modifiée 3mm 12

13 Lift-off in-situ Collage puis libération de la pointe 13

14 Lift-off in-situ Vue de côté de la lame avant amincissement final après 14

15 Lift-off in-situ FIB Dual Beam 15

16 Lift-off in-situ FIB Dual Beam 16

17 Positionnement Avantages Localisation de la zone défectueuse 5 µm PEM 5 µm OBIRCH Préparation de la lame mince Positionnement précis à l aide du CAD (outil de navigation) ou image optique superposée FIB 17

18 Avantages Positionnement contrôle pendant l amincissement - souplesse 18

19 Avantages Positionnement contrôle pendant l amincissement - souplesse 19

20 Dual Beam : Avantages Systèmes équipés de détecteur STEM (HAADF) et analyseur EDS 20

21 Inconvénients Coût Dépôt d une couche amorphe de chaque côté de la lame (épaisseur ~50nm) 21

22 Solutions Technologiques Finition à basse tension 5, voire 2kV Evaluation (H. Jousset et P.H Albarede, Groupe Anadef 2004) FIB lame mince 22

23 IS - FIB Evaluation de notre l Ion Slicer (2006, Erwan Le Flao) OK si la précision de positionnement < à 100µm, meilleure qualité de préparation FIB reste un outil de précision inégalé 23

24 Résumé FIB : outil de grande précision et versatilité (surtout en système Double colonne) Face au problème d amorphisation : solutions viables sont proposées par les équipementiers Influence forte sur le coût 24

25 Merci de votre attention Collègues : Régine Houitte, Brigitte Bourbon, Gérard Meuriot, Erwann Le Flao

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