Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Átírás

1 FEI Quanta 3D SEM/FIB Dankházi Zoltán március 1

2 FIB = Focused Ion Beam (Fókuszált ionnyaláb) Miből áll egy SEM/FIB berendezés? elektron oszlop ion oszlop gáz injektorok detektor CDEM (SE, SI) 2

3 Dual-Beam System Kétsugaras mikroszkóp 19 mm 10 mm Elektron nyaláb függőlegesen ionnyaláb 52 o -ot zár be a függőlegessel Hogy a FIB merőlegesen lássa a mintát, dönteni kell azt 52 o -kal Két nyaláb koincidenciája 3

4 LMIS = Liquid Metal Ion Source (Folyékony fémion forrás) Leggyakrabban használt fém ion FIB készülékekben: Ga + Miért Ga +? Alacsony olvadáspont (T olv = 29,8 o C) Minimális kölcsönhatás a volfrám tűvel Nem illékony, alacsony gőznyomás Kicsi felületi feszültség Kellően viszkózus Könnyen túlhűthető (a Ga hetekig folyékony marad) 4

5 LMIS = Liquid Metal Ion Source (Folyékony fémion forrás) Hogyan működik? Ga folyadék megnedvesíti a W tűt tű átmérője: 2-5 μm 10 8 V/cm mező pontforrássá formázza a Ga-ot 2-5 nm átmérővel Kihúzófeszültség ionizálja az atomokat és elindítja a Ga áramot (10 8 A/cm 2 ) Alacsony emisszió: 1-3 μa kisebb energia-szórás, stabilabb nyaláb Fűtő tekercsek W tű Ga tartály Kihúzó feszültség elektródái A nyalábban: ionok, semleges atomok, töltött fürtök (minél nagyobb áram, annál több) A Ga fogy! Ha már nem tartható fenn a nyaláb újra kell melegíteni, növelni a kihúzó- feszültséget vagy cserélni a Ga tartályt; átlagos élettartam: 400 óra 5

6 Ion oszop LIMS Kondenzor lencse Toronyban a gyorsító feszültség: 2-30 kv Két lencse általában: kondenzor és objektív Kondenzor lencse formázza a nyalábot Objektív lencse fókuszálja a nyalábot a mintára Az ionáram apertúrákkal állítható 1.5 pa-től 65 na-ig Objektív lencse Munkatávolság nagy: 19 mm (elektron nyaláb esetében 10 mm) Ion oszlop 6

7 Ion nyaláb anyag kölcsönhatása (ion-atom ütközés) vákuum minta primer ion szekunder elektronok szekunder ion továbbá töltött vagy semleges porlasztott részecskék, fürtök, röntgen fotonok. Mélység: nm (30 kev) Porlasztás ionnyalábbal implantált ion Kellően nagy áramú ion nyalábbal a minta anyaga hatékonyan eltávolítható. 7

8 Mit lehet az ionnyalábbal tenni? Képalkotás - CDEM - Continuous Dynode Electron Multiplier (Folytonos dinódájú elektron sokszorozó) SE, SI (secondary electron, ion) - ETD (Everhart-Thornley Detector ) Gázkémia Keresztmetszeti minták készítése TEM minta készítés Tomográfia (3D megjelenítés) Maratás bitmap maszkkal 8

9 CVD Chemical Vapour Deposition (Gázkémia) Különböző anyagokat (szén, szigetelő vegyület, platina) választhatunk le a minta felületére nanométeres mérettartományban. Prekurzor molekulák Ion nyaláb Illékony termékek Miért jó? Nanolitográfia Védi a mintát az ionnyalábbal történő megmunkálás során (pontosabb vonalak) Hogy működik? A tű megközelíti a mintát ( μm) Prekurzor gázt juttat a felületre Az ion nyaláb pásztázza a felületet, hatására a prekurzor elbomlik illékony molekulákra és a felületére szánt anyagra A leválasztott anyag a felületen marad Minta Párologtatott réteg 9

10 Keresztmetszet készítése Ion oszop Elektron oszop Asztal 52 -kal döntve Keresztmetszet 10

11 Felületre párologtatott platina réteg

12 Keresztmetszet készítése

13 Keresztmetszet készítése

14 Keresztmetszet készítése

15 Keresztmetszet készítése

16 Keresztmetszet készítése

17 Érintő bemetszés EBSD vizsgálathoz

18 Mikropillar (Cu) készítés

19 Mikropillar (Cu) készítés

20 Mikropillar (Cu) készítés

21 Mikropillar (Cu) készítés

22 Mikropillar (Cu) készítés

23 Mikropillar (Cu) készítés

24 Mikropillar (Cu) készítés

25 Minta készítése TEM vizsgálathoz

26 Minta készítése TEM vizsgálathoz

27 Minta készítése TEM vizsgálathoz

28 Minta készítése TEM vizsgálathoz

29 Minta készítése TEM vizsgálathoz

30 Minta készítése TEM vizsgálathoz

31 Minta készítése TEM vizsgálathoz

32 Minta készítése TEM vizsgálathoz

33 Minta készítése TEM vizsgálathoz

34 Tomográfia (Slice And View)

35 Tomográfia (Slice And View)

36 Maratás szürkeárnyalatos bitmap maszkkal (Si)

37 37

38 38

39 Köszönöm a figyelmet! 39