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HR i-FIB und i-FIB Ionensäulen

HR i-FIB und i-FIB Ionensäulen

 
High-Resolution Xe-Plasma-FIB
Erweiterte Patterning-Fähigkeiten
 
Bis vor kurzem war die Auflösung von Plasma-FIB auf 25 nm limitiert. Das schränkte ihren Einsatz bei hochpräzisen Applikationen ein. TESCAN hat seine Xenon-Plasma-FIB nun durch Erhöhung der Helligkeit (bzw. Stromdichte) der Quelle weiterentwickelt. Damit wurde eine weitere, hochauflösende Xe-Plasma-FIB-Säule (HR i-FIB) geschaffen, die eine Auflösung von besser als 15 nm erreicht. Diese Innovation macht das Xe-Plasma-FIB vielseitig verwendbar und weitet die Einsatzmöglichkeiten auf traditionelle Ga-FIB-Applikationen aus. Durch diese neue High-Resolution Xe-Plasma-FIB-Säule (HR i-FIB) können großräumige Materialabträge bzw. Milling-Aufgaben bei einem Strahlstrom von bis zu 1 µA in unschlagbar kurzer Zeit durchgeführt, andererseits aber auch höchste Präzision durch den kleinen Strahldurchmesser erreicht werden. Eine signifikante Verbesserung des Standes der Technik.
 
Mit dieser Weiterentwicklung bietet TESCAN nun zwei Xenon-Plasma-FIB-Säulen zur Auswahl an. Je nach den spezifischen Anforderungen empfiehlt sich die i-FIB- oder HR i-FIB-Säule. Beide bieten konkrete Lösungen für die Überwindung von Volumenbeschränkungen beim FIB Abtrag (Milling). Die Milling-Geschwindigkeit* liegt im Vergleich zu Ga-FIB bis zu 50fach höher. Dadurch erreicht man eine schnelle und mühelose Probenpräparation und Analyse von mehr als 100 x 100 x 100 µm.
 

Mit der i-FIB-Säule maximieren Sie die Produktivität und den Durchsatz im Labor. Großräumige Milling-Aufgaben* können durch den maximalen Strahlstrom von 2 µA in sehr kurzer Zeit erledigt werden.

Mit der HR i-FIB-Säule profitieren Sie von einem kraftvollen und doch scharfen Ionenstrahl. So werden Sie nicht nur in die Lage versetzt, großräumige Milling-Aufgaben* mit besserer Auflösung auszuführen, sondern können auch strukturempfindliche Nanoengineering-Applikationen bei niedrigem bis sehr niedrigem Ionenstrahlstrom mit geringem Strahldurchmesser bewältigen.
 

* Als Beispiel erfordert die Routine-Analyse eines Leiterbahnfehlers an TSVs normalerweise den Abtrag von mehr als 100 x 100 x 100 µm Material auf dem Si-Wafer, um an die zu untersuchende Stelle zu gelangen. Der Abtrag eines solchen Volumens an Si benötigt mit dem Ga-FIB bei einem Strahlstrom von 50 nA etwa 19 Stunden. Mit einem Xe-Plasma-FIB bei 1µA (Maximum der HR i-FIB-Säule) werden hingegen nur 36 Minuten benötigt, bei 2 µA (Maximum der i-FIB-Säule) sogar nur überragende 18 Minuten.
 

Ionensäule

HR i-FIB

i-FIB

Ionenquelle

ECR-generierte Xe-Plasma-Ionenquelle

Beschleunigungsspannung

3 kV bis 30 kV

Stahlstrom

1 pA bis 1 µA

1 pA bis 2 µA

Auflösung (bei 30 keV)

< 15 nm

< 25 nm

Vergrößerung

Minimal 150fach am Schnittpunkt und 10 kV (entsprechend zu 1 mm Blickfeld), maximal 1.000.000 fach

REM-FIB Schnittpunkt

WD 9 mm (FERA) / WD 5 mm (XEIA) für REM,
WD 12 mm für FIB

REM-FIB Winkel

55°

 
Highlights

Große Bandbreite des Ionenstrahlstroms

Hohe Ströme für großvolumige Materialabträge

Mittlere Ströme für großflächige Querschliff-Polituren (Cross-Sections) und großvolumige FIB-Tomographien

Niedrige Ströme für TEM-Lamellenpolitur, Schichtabtrag, TOF-SIMS

Sehr niedriger Strom für sehr feine Polituren, Nanopatterning und hochauflösende Ionenabbildung

Schwere Xenon-Ionen mit einem erweiterten Bereich von Ionenströmen für ultraschnellen Abtrag, selbst ohne Unterstützung von Prozessgasen

Signifikante Reduzierung der Oberflächenamorphisierung und Ionenimplantation im Vergleich zu Ga-LMIS-FIB

Xe Inertgas-Atome (im Gegensatz zu Ga-Ionen) erhöhen nicht die Leitfähigkeit des Materials in der Nähe der bearbeiteten Oberfläche

Während des FIB-Millings entstehen keine intermetallischen Bindungen
 

 
Elektrische Eigenschaften von superleitenden YBCO Nano-Verengungen wurden durch Vier-Punkt Widerstandsmessungen untersucht. Die Kontaktflächen wurden durch optische Lithographie auf einem 100 nm dicken YBCO-Layer erzeugt. Das neue High-Resolution Xe-Plasma-FIB wurde dazu genutzt, die 5 µm breite Verengung (mit Pfeil markiert) auf eine Breite von weniger als 50 nm zu reduzieren. (a) Überblick (WIDE FIELD Modus) über den Vierer-Kontakt, der modifiziert werden soll (b) Nano-Verengungen die reduziert werden sollen (c) Draufsicht zeigt die erzielte Breite von < 50 nm. Mit freundlicher Genehmigung des Institute of Electrical Engineering, Slovak Academy of Sciences, Department of Microelectronics and Sensors
 
 

 
Querschliff einzeiliger Schnitte in verschiedenen Tiefelagen, bestimmt in einer CrN-Lage durch das neue High-Resolution Xe-Plasma HR i-FIB bei 1 pA. Die Ergebnisse kleinmaßstäblicher Bruchzähigkeitsmessungen wurden durch Xe-Plasma-FIB Kerbung von CrN-Trägern erzielt; James P. Best, et al., Scripta Materialia 112 (2016), 71a
 

 
High-Resolution Xe-Plasma-FIB induzierte Pt-Ablagerung für unterschiedliche Verweilzeiten (von oben nach unten abnehmend)

 
TEM Lamelle, bearbeitet mit
High-Resolution Xe-Plasma-FIB 

Die TESCAN FERA und XEIA Xe-Plasma-FIB-Systeme
können genau auf Ihre speziellen Bedürfnisse für Micro- und Nano-Enineering von Proben hin konfiguriert werden. Dazu gehört nun auch die Wahl zwischen der Xe-Plasma-FIB (i-FIB) und der High-Resolution Xe-Plasma-FIB (HR i-FIB) Ionensäule.

 

FeldemissionskathodenFIB-REM / Focused Ion Beam Mikroskopi-FIB Ion Gun mit Xenon Plasma IonenquelleTriglav™ UHR-Elektronensäule

 

 

 

 

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