Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Átírás

1 1 FEI Quanta 3D SEM/FIB Fókuszált ionsugaras megmunkálás Ratter Kitti január

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

3 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

4 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 Ga hetekig folyékony marad, könnyen túlhűthető

5 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 és (10 8 A/cm 2 ) Alacsony emisszió: 1-3 μa kisebb energia szórás, stabilabb nyaláb Fűtő tekercsek W tű A nyaláb tartalmazhat semleges atomokat, töltött fürtöket, minél nagyobb áram, annál több Ga tartály Kihúzó feszültség elektródái A Ga fogy! Ha már nem tartható fenn a nyaláb újra kell melegíteni, növelni a kihúzófeszültséget vagy cserélni a Ga tartályt; átlagos élettartam:400 óra

6 6 Ion oszop LIMS Kondenzor lencse Toronyban a gyorsító feszültség: 2-30 kv Két lencse általában: kondenzor lencse és objektív lencse 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

7 7 Ion nyaláb anyag kölcsönhatása (rugalmas 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.

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

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

10 10 Si egykristályra párologtatott platina réteg

11 11 Keresztmetszet készítése Ion oszop Elektron oszop Asztal 52 -kal döntve Keresztmetszet

12 12 Keresztmetszet készítése

13 13 Keresztmetszet készítése

14 14 Keresztmetszet készítése

15 15 Keresztmetszet készítése

16 16 Keresztmetszet készítése

17 17 Mikropillar (Cu)

18 18 Mikropillar (Cu)

19 19 Mikropillar (Cu)

20 20 Mikropillar (Cu)

21 21 Mikropillar (Cu)

22 22 Mikropillar (Cu)

23 23 Mikropillar (Cu)

24 24 Mikropillar (Cu)

25 25 Minta készítése TEM vizsgálatra

26 26 Minta készítése TEM vizsgálatra

27 27 Minta készítése TEM vizsgálatra

28 28 Maratás szürkeárnyalatos bitmap maszkkal (Si)

29 29 Tomográfia (Slice And View)

30 30 Tomográfia (Slice And View)

31 31

32 32

33 33

34 34

35 35

36 36

37 37

38 38

39 39

40 40 Köszönöm a figyelmet!