Comparaison de mesures des dimensions caractéristiques de réseaux pour l’étalonnage des AFM et MEB

Les microscopes à force atomique (AFM pour Atomic Force Microscopy) et les microscopes électroniques à balayage (MEB, ou SEM pour Scanning Electron Microscopy) sont devenus des instruments incontournables notamment pour la mesure dimensionnelle de réseaux ou d’objets à l’échelle nanométrique. Ils sont très largement répandus dans les secteurs industriel et académique. Cependant, pour fournir des informations métrologiquement fiables (traçables au Système international d’unités, SI) et donc comparables, ces instruments doivent être étalonnés périodiquement à l’aide de réseaux de référence eux-mêmes étalonnés.

Après étalonnage et dans un souci de vérification de l’exactitude de la mesure retournée par l’instrument, un exercice de comparaison peut également être initié. À cette fin, l’utilisateur compare ses mesures avec celles délivrées par un autre utilisateur, un autre instrument ou un autre laboratoire.

Ce type de comparaison peut être lancé à une échelle beaucoup plus grande pour vérifier les capacités de mesures d’un ensemble d’utilisateurs à une échelle nationale, voire internationale.

Pour l’AFM et le MEB, ces comparaisons sont généralement initiées par des instituts de métrologie avec des participants souvent au fait des notions d’incertitude et de traçabilité à . Ces comparaisons mettent en œuvre des protocoles discutés entre instituts et très stricts.

En France, malgré le parc instrumental très développé, aucune comparaison de ce type n’avait été lancée avant 2014. C’est pour cette raison que le groupe de travail « Instrumentation » du Club nanoMétrologie, suite à de nombreuses sollicitations de ses membres, a mis en place une campagne nationale d’intercomparaison portant sur la mesure des caractéristiques dimensionnelles de réseaux étalons par AFM et par MEB. Ce club, créé en 2011 et piloté par le Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) et le Centre national de compétences en nanosciences du CNRS (C’Nano – CNRS), est un réseau national d'acteurs académiques, industriels et institutionnels autour de la nanométrologie qui rassemble plus de 400 adhérents en 2022.

L’objectif de cette comparaison était de faire un état des lieux des capacités de mesure par AFM et MEB en France, sur un échantillon de référence, en incluant des instruments provenant de différents équipementiers, intégrés dans divers laboratoires et pour un panel d’utilisateurs aux pratiques de mesure variées. En retour de leur participation, les participants ont été informés sur la capacité de mesure et la justesse de leurs instruments. La comparaison visait aussi à propager certaines règles de bonne pratique de la métrologie.

Cette initiative a également été initiée plus récemment par d’autres instituts de métrologie. En effet, les équipes de nanométrologie du NPL (National Physical Laboratory au Royaume-Uni), du NMIA (National Measurement Institute of Australia, Australie) et du VTT MIKES (Finlande) ont entrepris d’effectuer chacun dans leur pays une comparaison similaire, publiée en réf .