Quantum Design-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。

与通过Ga+离子源FIB制备的金属材料透射电镜样品相比，使用温Cs+离子源FIB制备的样品拥有更少的材料损伤，在随后的表征中可以展现出更多的细节。

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 pA10+ nA束电流

◎ 2 keV18 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

◎ 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

◎ 控制SIMS的纳米加工过程

高分辨率 Cs+ 动态 SIMS（SIMS:ZERO）NEW！！！

以类似EDX的光谱的方式获得二次离子质谱表征。无需制样！极高空间分辨率条件下SIMS数据收集速度快100倍。SIMS:ZERO是将FIB:ZERO的纳米制造加工能力与双聚质谱仪进行结合，实现样品元素成分分析。SIMS:ZERO 可以提供高分辨率和新的工作流程可能性。

特征

◎ 具有纳米分辨率的 Cs+ 离子束

◎ 10+ nA 束流 (Cs+)

◎ 全功能FIB系统

◎ 超高分辨率 SIMS

◎ 质谱结果并行读出

优势

◎ 获得类似使用EDX 的质谱体验，无需薄片准备！

◎ 收集 SIMS 数据的速度提高 100 倍

◎ 更高精度的微纳加工

◎ 使用质谱的极致体验

◎ 使用SIMS进行纳米加工过程控制

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.

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