Procédure de correction de dérive lors de séries 3D en FIB

B. Van De Moortlèle [a], H. Yuan [b], T. Epicier [b], J.C. Ménard [c]

[a] Université de Lyon, École Normale Supérieure de Lyon, Lab. de Géologie de Lyon UMR CNRS 5570, 15, Parvis René Descartes, 69342 Lyon cedex 07, FRANCE ;
[b] Université de Lyon, INSA de Lyon, MATEIS UMR CNRS 5510, Bât. B. Pascal, 69621 Villeurbanne Cedex, FRANCE ;
[c] Carl Zeiss SMT S.A.S, 27 rue des Peupliers, 82752 Nanterre, FRANCE ;

L'acquisition d'une série d'images en vue d'une étude 3D par FIB/SEM est un processus long allant de 2-3 heures à plus de 24 heures selon la résolution souhaitée en z, la taille du volume à reconstruire, le rapport signal-sur-bruit des images, etc… Des expériences aussi longues nécessitent une stabilité parfaite de nombreux paramètres : la température de la pièce, la source électronique, le système de refroidissement des lentilles, etc… Un autre critère important est la stabilisation de l'objet dans le microscope aussi bien mécaniquement (dérive de la platine après un grand débattement) qu'électrostatiquement (en particulier dans le cas d'expériences 3D sur des objets non-conducteurs). L'idéal serait évidemment de pouvoir positionner l'objet pour réaliser la 3D quelques heures avant le début de l'expérience puis de lancer celle-ci (notamment à distance). De plus, il serait optimal de disposer d'une machine dédiée uniquement aux expériences 3D. La réalité est que peu de laboratoires disposent encore à ce jour d'équipements FIB, et encore moins dédiés à la 3D. Une organisation ergonomique consiste à réserver les sessions de jours à la préparation TEM, lithogravure, aux dépôts, nano-usinages, etc…, et les sessions de soir et week-end aux expériences plus longues de FIB-3D : tomo FIB, EDX -3D et EBSD-3D.

Notre expérience montre qu'il suffit de quelques dizaines de minutes pour atteindre une bonne stabilité mécanique de la platine, alors que la préparation d'une zone pour une expérience 3D peut prendre plusieurs heures. Par ailleurs, nous avons constaté quasi-systématiquement une légère dérive continue lors des premières heures d'acquisitions, probablement liée à des phénomènes de charges, qui n'affectent pas l'abrasion ionique, mais qui nuisent à l'acquisition des séries d'images : cette dérive entraîne évidemment une limitation sur le volume reconstruit ('cropping'), voire aboutit parfois à une perte totale de la zone d'intérêt en cours ou en fin d'expérience.

Pour pallier ces inconvénients, nous présentons ici une approche de recalage dynamique, c'est-à-dire pendant l'acquisition, des images SEM en utilisant une interface de programmation qui permet l'écriture de scripts de contrôle u microscope (API sur FIB ZEISS NVision 40), évitant ainsi la perte de la zone d'intérêt. Il s'agit d'une première étape vers l'écriture d'une nouvelle procédure d'acquisition 3D, permettant à terme des recalages en imagerie électronique mais également en imagerie ionique.