본 연구는 액체금속이온원(LMIS, liquid metal ion source) 집속이온빔(FIB, focused ion beam)의 낮은 밀링율(milling rate)을 개선하기 위해 개발된 플라즈마 집속이온빔(PFIB, plasma focused ion beam)의 에칭(etching) 특성을 알아보고자 진행되었다. 단면 분석을 위한 ...
본 연구는 액체금속이온원(LMIS, liquid metal ion source) 집속이온빔(FIB, focused ion beam)의 낮은 밀링율(milling rate)을 개선하기 위해 개발된 플라즈마 집속이온빔(PFIB, plasma focused ion beam)의 에칭(etching) 특성을 알아보고자 진행되었다. 단면 분석을 위한 이온빔 가공 기술은 반도체 공정의 고장분석에서 가장 신뢰성 높은 방법 중 하나이다. 그 중 갈륨(Ga+) 이온원의 액체금속이온원을 사용하는 집속이온빔의 사용이 대표적이다. 갈륨 기반의 집속이온빔은 비교적 높은 전류밀도와 좁은 에너지 퍼짐을 갖는 장점이 있지만 수율이 낮고 소스의 가격에 비하여 소스의 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 액체금속이온원의 단점을 극복하기 위해 한국전자기계융합기술원(KEMCTI, Korea Electronics MachineryConvergence Technology Institute)에서 개발된 유도결합형플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 이온원을 사용하는 플라즈마 집속이온빔의 최적화와 에칭 특성을 알아보았다. 이를 위해 이온원으로써 설계된 유도결합형플라즈마 소스의 특성에 관한 실험을 진행하고 이온원의 최적화에 관한 실험을 진행하였다. 그 후 플라즈마 집속이온빔 장비의 에칭 특성 최적화를 위한 실험을 진행하였다. 플라즈마 집속이온빔 장비의 특성으로 고려된 요인은 세 가지이다. 첫째로 집속된 이온빔의 전류량, 둘째로 집속된 이온빔의 직경 크기, 셋째로 집속된 이온빔의 밀링율(milling rate)이다. 실험 결과 현재 개발된 플라즈마 집속이온빔의 에칭 속도가 상용 액체금속이온원을 사용하는 집속이온빔과 비교하여 70배 이상 향상 된 수치를 보인 다는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 이후의 플라즈마 집속이온빔 장비의 발전 가능성을 확인 할 수 있었다. 또한 본 논문의 연구 결과는 앞으로의 플라즈마 집속이온빔 장비의 개선을 위한 개발 시 중요한 자료가 될 것으로 판단된다.
본 연구는 액체금속이온원(LMIS, liquid metal ion source) 집속이온빔(FIB, focused ion beam)의 낮은 밀링율(milling rate)을 개선하기 위해 개발된 플라즈마 집속이온빔(PFIB, plasma focused ion beam)의 에칭(etching) 특성을 알아보고자 진행되었다. 단면 분석을 위한 이온빔 가공 기술은 반도체 공정의 고장분석에서 가장 신뢰성 높은 방법 중 하나이다. 그 중 갈륨(Ga+) 이온원의 액체금속이온원을 사용하는 집속이온빔의 사용이 대표적이다. 갈륨 기반의 집속이온빔은 비교적 높은 전류밀도와 좁은 에너지 퍼짐을 갖는 장점이 있지만 수율이 낮고 소스의 가격에 비하여 소스의 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 액체금속이온원의 단점을 극복하기 위해 한국전자기계융합기술원(KEMCTI, Korea Electronics Machinery Convergence Technology Institute)에서 개발된 유도결합형플라즈마(ICP, inductively coupled plasma) 이온원을 사용하는 플라즈마 집속이온빔의 최적화와 에칭 특성을 알아보았다. 이를 위해 이온원으로써 설계된 유도결합형플라즈마 소스의 특성에 관한 실험을 진행하고 이온원의 최적화에 관한 실험을 진행하였다. 그 후 플라즈마 집속이온빔 장비의 에칭 특성 최적화를 위한 실험을 진행하였다. 플라즈마 집속이온빔 장비의 특성으로 고려된 요인은 세 가지이다. 첫째로 집속된 이온빔의 전류량, 둘째로 집속된 이온빔의 직경 크기, 셋째로 집속된 이온빔의 밀링율(milling rate)이다. 실험 결과 현재 개발된 플라즈마 집속이온빔의 에칭 속도가 상용 액체금속이온원을 사용하는 집속이온빔과 비교하여 70배 이상 향상 된 수치를 보인 다는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 이후의 플라즈마 집속이온빔 장비의 발전 가능성을 확인 할 수 있었다. 또한 본 논문의 연구 결과는 앞으로의 플라즈마 집속이온빔 장비의 개선을 위한 개발 시 중요한 자료가 될 것으로 판단된다.
This study was conducted to investigate the etching characteristics of plasma focused ion beam (PFIB) developed to improve the low milling rate of liquid metal ion source focused ion beam (LMIS FIB). The ion beam etching technology for cross-sectional analysis is one of the most reliable method...
This study was conducted to investigate the etching characteristics of plasma focused ion beam (PFIB) developed to improve the low milling rate of liquid metal ion source focused ion beam (LMIS FIB). The ion beam etching technology for cross-sectional analysis is one of the most reliable methods for failure analysis in microprocessing represented by semiconductor process. Most of the focused ion beam systems for commercial usage use liquid metal ion source as the ion source. The LMIS FIB using a gallium ion source makes it have a relatively high current density and narrow energy spread, but the yield is low and the lifetime doesn’t correspond to the source cost. Korea Electronics-Machinery Convergence Technology Institute(KEMCTI) had developed argon plasma FIB which uses the inductively coupled plasma(ICP) to overcome above disadvantages of LMIS FIB and has studied about it. This study aims to figure out characteristics for optimizing ion beam etching of ICP FIB. For this purpose, experiments on the characteristics of the inductively coupled plasma source designed as the ion source were conducted and experiments on the optimization of the ion source were carried out. Then, experiments were conducted to optimize the etching characteristics of plasma focused ion beam. There are three factors considered as characteristics of plasma focused ion beam. Considered characteristics of the ion beam are the current, spot size and etch rate of the ion beam. Experimental results show that the etch rate of the newly developed plasma focused ion beam is improved more than 70 times that of the focused ion beam using a commercial liquid metal ion source. Through this study, it can be confirmed the possibility of future plasma focused ion beam equipment. The results of this study are expected to be important for further development of plasma focused ion beam.
This study was conducted to investigate the etching characteristics of plasma focused ion beam (PFIB) developed to improve the low milling rate of liquid metal ion source focused ion beam (LMIS FIB). The ion beam etching technology for cross-sectional analysis is one of the most reliable methods for failure analysis in microprocessing represented by semiconductor process. Most of the focused ion beam systems for commercial usage use liquid metal ion source as the ion source. The LMIS FIB using a gallium ion source makes it have a relatively high current density and narrow energy spread, but the yield is low and the lifetime doesn’t correspond to the source cost. Korea Electronics-Machinery Convergence Technology Institute(KEMCTI) had developed argon plasma FIB which uses the inductively coupled plasma(ICP) to overcome above disadvantages of LMIS FIB and has studied about it. This study aims to figure out characteristics for optimizing ion beam etching of ICP FIB. For this purpose, experiments on the characteristics of the inductively coupled plasma source designed as the ion source were conducted and experiments on the optimization of the ion source were carried out. Then, experiments were conducted to optimize the etching characteristics of plasma focused ion beam. There are three factors considered as characteristics of plasma focused ion beam. Considered characteristics of the ion beam are the current, spot size and etch rate of the ion beam. Experimental results show that the etch rate of the newly developed plasma focused ion beam is improved more than 70 times that of the focused ion beam using a commercial liquid metal ion source. Through this study, it can be confirmed the possibility of future plasma focused ion beam equipment. The results of this study are expected to be important for further development of plasma focused ion beam.
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