新一代高精度极低温铯离子源FIB系统
新一代高精度极低温铯离子源FIB系统

新一代高精度极低温铯离子源FIB系统


运用曾获诺贝尔奖的激光冷却技术,zeroK Nanotech公司于2020年推出了基于极低温铯离子源(Cs+ LoTIS)的新一代高性能聚焦离子束系统——FIB: ZERO(Cs+ LoTIS)和相应的离子源升级配件——FIB:RETRO。zeroK Nanotech公司采用的极低温技术可以减少离子束中的随机运动,从而使FIB:ZERO中的离子束斑与传统离子源产生的束斑相比具有更高的亮度,更小的尺寸和更低的能量散失。同时,还可以产生更多的二次离子,获得更清晰的成像。

一系列测试表明,新一代的FIB: ZERO(Cs+ LoTIS)与传统的液态金属镓离子源(Ga+ LMIS) FIB 系统相比拥有更高的微纳加工精度,更清晰的成像对比度和景深。其加工速度与传统FIB基本一致,在低离子束流能量条件下有着更优异的表现。与氦(He+),氖(Ne+)离子源FIB相比,FIB: ZERO拥有高一个数量级的加工速度和对样品更少的加工损伤。


与传统的Ga+离子源FIB相比,极低温Cs+离子源FIB中的离子束斑拥有更小的尺寸和更低的能量散失。因此,在加工过程中对半导体材料的损伤更低,在纳米尺度下的加工精确度更高,更均一。

应用领域


◎  纳米级精细加工

  芯片线路修改和失效分析

  微纳机电器件制备

  材料微损伤磨削加工

  微损伤透射电镜制样



设备特点


更高的亮度:极低温Cs+离子使FIB: ZERO(Cs+ LoTIS)与传统FIB (Ga+ LMIS)相比具有更高的亮度,配合其全新的高对比度大景深成像系统,对样品的观察范围更大、更清晰。

更小的离子束斑尺寸:FIB: ZERO(Cs+ LoTIS)系统最小分辨率可达2 nm,提供了比传统的FIB (Ga+ LMIS)更高的加工精度。

更小的能量散失:可达10 nA以上的离子束电流,保证了低能量离子束条件下的优秀表现。


我们的产品


FIB:ZERO聚焦离子束

采用Cs+低温离子源(LoTIS)的聚焦离子束 FIB:ZERO系统以较低的束能量提供较小的聚焦点尺寸,并提供多种束电流。它是当今基于Ga+,He+或Ne+的FIB的下一代替代产品。


FIB:ZERO是采用新型高性能Cs+离子源的聚焦离子束系统。与Ga+系统相比,即使在较低的光束能量下,它也可以提供更好的分辨率。与He+或Ne+系统相比,它的铣削速率高一个数量级,并且减少了样品损伤。FIB:ZERO还可提供可更高的对比和更高的二次离子产率。


FIB:ZERO应用领域:

◎  高分辨率溅射

◎  二次电子或离子成像

◎  气体驱动的沉积和去除

◎  电路编辑

 

FIB:ZERO主要参数

◎  Cs+离子束在10 keV下具有2 nm分辨率

◎  1 pA至10+ nA束电流

◎  2 keV至18 keV的束能量

◎  兼容大多数附件




动态SIMS

与同类产品相比,采用Cs+低温离子源(LoTIS) 的SIMS:ZERO聚焦电子束SIMS平台,可向同一个点提供100倍的电流,从而能够以更高的分辨率分析更大的样本。

 

SIMS:ZERO产品特点:

◎  具有纳米分辨率的Cs +离子束

◎  10+ nA束电流(Cs +)

◎  功能齐全的FIB系统

◎  最高分辨率的SIMS

 

SIMS:ZERO技术优势:

◎  无需薄片即可获得类似EDX的光谱

◎  收集SIMS数据的速度提高100倍

◎  完美控制SIMS的纳米加工过程


微纳加工对比


加工均匀性对比

左图为用FIB (Ga+ LMIS)系统从硅基底上去除150nm厚金膜的结果,右侧为ZeroK nanotech的FIB: ZERO (Cs+ LoTIS)在相同时间内去除金膜的结果。

                                               

加工精度对比

左侧图为Ga+离子源FIB加工结果, 右侧图为ZeroK Nanotech FIB: ZERO在相同时间内加工的结果。


加工速度对比

在10 kV下 Cs+离子束磨削速度比30kV下的Ga+离子束慢15%,比10kV下的Ne+离子束的磨削速度高90%。

 

加工损伤范围对比

SRIM(The Stop and Range of Ions in Matter)模拟离子束在加工硅的过程中对材料的影响范围,图从左至右分别为Ne+10KV, Ga+30KV, Cs+10KV。从图可以看出,Cs+离子源对被加工材料的损伤范围最小。




成像效果对比


景深成像对比

左图为Ga+离子源FIB系统对120μm高的样品成像结果,右图为ZeroK Nanotech FIB:ZERO对同一样品的成像结果。


成像对比度比较

左图为Ga+离子源FIB对GaAs/AlGaAs/GaAs层状结构的成像结果,右图为ZeroK Nanotech FIB:ZERO对同一样品的成像结果。


成像清晰度比较

左图为Ga+离子源FIB系统对芯片横截面的成像结果,右图为ZeroK Nanotech FIB:ZERO对同一截面的成像结果。


 


1. Steele, A. V., A. Schwarzkopf, J. J. McClelland and B. Knuffman (2017). "High-brightness Cs focused ion beam from a cold-atomic-beam ion source." Nano Futures 1: 015005.

2. Knuffman, B., A. V. Steele and J. J. Mcclelland (2013). "Cold atomic beam ion source for focused ion beam applications." Journal of Applied Physics 114(4): 191.


TU Kaiserslautern