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집속이온빔 연마에 의한 패턴의 형태에 관한 연구
A Study on the Shape of the Pattern Milled Using FIB 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.27 no.11, 2014년, pp.679 - 685  

정원채 (경기대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

For the measurements of surface shape milled using FIB (focused ion beam), the silicon bulk, $Si_3N_4/Si$, and Al/Si samples are used and observed the shapes milled from different sputtering rates, incident angles of $Ga^+$ ions bombardment, beam current, and target material. T...

주제어

#Focused ion beam   #Sputtering   #Scanning electron microscopy   #Cross-sectional transmission electron microscopy   #Computer simulation  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • , Al의 샘플에서 빔 전류가 700 pA에서 시작하여 14 nA로 마치는 동안에 대각선 방향으로 연마된 형태들을 나타내고 있다. FIB 연마 후에 나타난 샘플들의 형태는 주사전자현미경(SEM)으로 측정하였다. 그림 1에서 6까지 나타낸 것처럼 샘플들은 각각 4.
  • 서로 다른 Al/Si, Si, Si3N4/Si의 샘플에 Ga+ 이온빔을 입사각이 0° 및 45°에서 30 keV의 에너지로 각각 조사하여 샘플들의 표면구조와 실리콘의 비정질 층의 두께, sputtering rate를 실험 결과와 T-dyn과 SRIM을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션 결과들과 서로 비교하여 그림으로 나타내었다.
  • 그림 10에서 그림 13은 FIB를 사용하여 700 pA의 Ga 이온빔 전류로 각각 3×2×2 ㎛ 샘플의 크기로 연마하였다. 연마 후에 후방 산란된 전자빔을 이용한 SEM으로 샘플들의 image를 side view와 top view로 각각 측정하였다.

대상 데이터

  • 6×5×3 ㎛의 크기로 연마하였다. 본 실험에 사용된 FIB 장비는 Seico사의 SMI 3050TB 모델로서 전자빔과 이온빔을 가지는 dual beam을 가지는 장치를 이용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
FIB연마 후 나타난 샘플들의 형태는 무엇으로 측정하였는가? 그림 1에서 6은 Si, Si3N4, Al의 샘플에서 빔 전류가 700 pA에서 시작하여 14 nA로 마치는 동안에 대각선 방향으로 연마된 형태들을 나타내고 있다. FIB 연마 후에 나타난 샘플들의 형태는 주사전자현미경(SEM)으로 측정하였다. 그림 1에서 6까지 나타낸 것처럼 샘플들은 각각 4.
FIB를 사용하여 연마된 실리콘의 side면과 top view의 특징은? FIB를 사용하여 연마된 실리콘의 side면과 top view를 측정한 SEM의 image는 그림 12에 나타내었다. 측면을 측정하였기 때문에 실리콘의 비스듬하게 연마된 실리콘의 바닥면도 보이고 경사진 바닥면이 완전하게 연마되지 않고 미량의 실리콘이 남아 있는 부분도 볼 수가 있다. 그러나 top view는 정면에서 바라본 SEM image이기 때문에 테두리의 4면이 거의 균일하게 손상된 영역 즉 비정질 실리콘 층을 나타내고 있다.
집속이온빔 FIB (focus ion beam) 장치를 이용하여 어떠한 작업이 가능해졌는가? 현재 집속이온빔 FIB (focus ion beam) 장치를 이용하여 반도체소자의 제작 후에 회로를 수선 또는 회로 간의 연결을 하고 수정작업을 할 수가 있고 나노(nano) 스케일의 AFM (atomic forces microscopy)의 뾰족한 끝부분 (tip)을 만드는 것도 가능해졌다 [1,2]. FIB는 Ga+ 이온빔으로 1 pA에서 수십 nA의 이온빔 전류 세기로 샘플의 표면을 연마하여 다양한 형태의 3차원 (three-dimensional) 소자 제작과 연마된 단면 및 구조들을 주사이온현미경 SIM (scanning ion microscopy)이나 주사전자현미경 SEM (scanning electron microscopy)을 사용하여 샘플의 표면의 형상을 측정할 수가 있다.
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참고문헌 (17)

  1. G. Wilkening and L. Koenders, Nanoscale Calibration Standards and Methods (Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., KGaA, 2005) p. 311. 

  2. A. A. Tseng, Nanofabrication Fundamentals and Applications (World Scientific, New Jersey, 2008) p. 544. 

  3. J. P. Biersack, S. Berg, and C. Nender, Nucl. Instrum. Methods B, 59, 21 (1991). 

  4. W. Moller, W. Eckstein, and J. P. Biersack, Comp. Phys. Commun., 51, 355, (1998). 

  5. J. F. Ziegler, J. P. Biersack, and U. Littmark, The Stopping and Range of Ions in Solids (Pergamon, New York, 1985). 

  6. W. Moller and W. Eckstein, Nucl. Insrum. Methods B, 2, 814, (1984). 

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  7. W. Eckstein, Computer Simulation of Ion-Solid Interactions (Springer, Berlin 1991). 

  8. B. I. Prenitzer, C. A. Urbanik-Shannon, L. A. Giannuzzi, S. R. Brown, R. B. Irwin, T. L. Shofner, and F. A. Stevie, Microscopy and Microanalysis, 9, 216 (2003). DOI:10.1017/S1431922760030034 

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  9. C. Lehrer, L. Frey, M. Mizutani, M. Takai, and H. Ryssel, Ion Implantation Technology Conference (IEEE, Alpbach, 2000) p. 695. 

  10. H. Gnaser, A. Brodyanski, and B. Reuscher, Surf. Interface Anal., 40, 1415 (2008). 

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  11. J. P. McCaffrey, M. W. Phaneuf, and L. D. Madsen, Ultramicroscopy, 87, 97 (2001). 

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  12. K. S. Ko, W. C. Jung, J. Chung, and L. Rabenberg, Microsc Microanal, 10, 1170 (2004). 

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  13. Z. Wang, T. Kato, T. Hirayama, N. Kato, K. Sasaki, and H. Saka, Appl. Surf. Sci., 241, 80 (2005). 

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  14. J. Takamatsu, T. Koike, Y. Kato, H. Sunaoshi, and K. Hattori, Jpn. J. Appl. Phys., 35, 6415 (1996). 

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  15. C. J. Anthony, G. Torricelli, P. D. Prewett, D. Cheneler, C. Binns, and A. Sabouri, J. of Micromech. and Microeng., 21, 1 (2011). 

  16. J. Orloff, M. Utlau, and L. Swanson, High Resolution Focused Ion Beams (Kluwer Academic Pub., New York, 2003) p. 205. 

  17. Y. Liao, Practical Electron Microscopy and Data Base, 2454 (2007). 

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