본문 바로가기

Hitachi

Hitachi High-Technologies Korea Co.,Ltd.

Focused Ion and Electron Beam System Ethos NX5000

[Ethos]는 히타치하이테크 코어 기술인 고휘도 냉음전계방출형 전자총과 신개발 전자계 중량형 렌즈로 저가속전압에서 고분해능 관찰을 가능하게하여 리얼타임 FIB가공,관찰을 양립 시켰습니다.
또한 SEM 컬럼안에 3개의 검출기를 탑재하여 2차전자에 따른 형체 contrast나 반사 전자에 따른 조성 contrast가 동시 관찰이 가능하여 nanometre scale의 구조물을 세세하게 관찰,분석하여 특정 장소를 정확하게 파악한 FIB 가공이 가능합니다.
그리고 새롭게 설계한 대용량 시료실에는 EDS*1나 EBSD*2 등 각 분석장치에 대응하는 다수의 액세사리 포트를 설치 함으로 직경 150mm사이즈 시료의 전면 가공 관찰이 가능한 대형 저진동 시료 스테이지를 탑재하고 있습니다.
이로써 최선단 반도체 디바이스뿐만 아니라 생물 조직에서 철강 등의 자성재료까지 다양한 시료의 복합분석에 대응하고 있습니다.

*1
Energy Dispersive x-ray Spectrometer(에너지 분산형 X선 분석장치)
*2
Electron Backscatter Diffraction(전자선 후방산란 회절분석장치)

특징

주요 컨셉

1. 2개의 렌즈 모드를 가진 고성능 SEM컬럼

  • HR모드에서의 고분해능 관찰(Semi In Lens)
  • FF모드에서의 End Point 적출 고정밀 가공 (Time Sharing Mode)

2. High Throughput 가공

  • 고전류밀도 FIB에 따른 고속가공(최대빔 전류 100nA)
  • 유저 자신이 프로그램 가능한 가공관찰 스크립트

3. Micro Sampling System*3

  • ACE기술 (자세 제어)에 의한 Curtain Effect 억제
  • 이온 빔에 입사각도를 제어하여 균일한 두께의 박막시료 제작

4. 저손상 가공을 실현하는 트리플 빔 시스템*3

  • (Ar/Xe) 이온빔에 의한 저손상 가공
  • Ga Damage 제거

5. 다양한 어플리케이션 대응이 가능한 시료실과 스테이지

  • 다양한 포트를 통한 옵션 장착 가능
  • 대형저진동 스테이지(150mm)
*3
옵션

고성능 SEM 컬럼

Ethos에 탑재된 SEM은 2개의 렌즈 모드가 선택 가능합니다. HR모드에서는 시료가 렌즈에 형성된 자계 안에 삽입되어 고분해능 관찰이 가능합니다. FF모드에서는 FIB조사와 SEM 관찰을 최단 10nsec으로 바꾸는게 가능합니다. 이로 인하여 빠른 Flame Rate의 SEM 상을 보면서 FIB가공이 가능하며 End Point 판단이 용이합니다. 또한 전자계 중첩형 렌즈의 채용으로 FF모드에서도 분해능의 저하를 최소화 하고 있습니다.

고성능 SEM 컬럼

고분해능 SEM 관찰예

Fin-FET 14 nm node device
Fin-FET 14 nm node device

3D-NAND device
3D-NAND device

고성능 FIB Column

고전류밀도 FIB에 의한 고속가공을 실현하여 넓은 면적영역의 가공이나 여러 장소의 프로그램 가공이 가능

Image Description:
High speed ion milling, SIM image
highlighting grain contrast of bond wire

Image Description:
Multiple sites processed for lift out by
Auto-pilot Automation software

Time Sharing Mode

FIB, Ar/Xe빔으로 가공중에 리얼타임으로 SEM에 의한 관찰이 가능

Features:
■ 최적 위치에서의 End Point판단을 우선으로 한 Time Sharing Mode
■ 고분해능 SEM관찰을 목적으로 한 Cut&See모드
■ FIB로 인한 가공시간을 우선으로 한 동시관찰 모드

Cut & See 3차원 재구축 이미지

FOV: 20 μm
Number of cut: 200
Cutting interval: 20 nm
SEM accelerating voltage: 1.5 kV

Sample: Fuel cell electrode (Ni-YSZ)
Sample courtesy of Prof. Naoki Shikazono,
Institute of Industrial Science,
The University of Tokyo

FIB 가공 데미지를 억제한 양질의 TEM시료 제작

저가속 아르곤 이온빔 전류 밀도 FIB로 인한 고속가공을 실현하여 넓은 면적 영역의 가공이나 여러 장소의 프로그램 가공이 가능


Al2O3 single crystal in the plane.

2 kV FIB가공에 있어서 Ga+이온 조사에 따른 FIB데미지(빨간색 화살표)가 관찰되어집니다.(그림a) 한편, 1kV Ar 이온밀링에 있어서는 FIB Damage층은 제거되어 샘플의 구조가 명료하게 관찰 가능합니다.

Triple-Beam System (Argon / Xenon)

시료의 제작에는 Flat화 및 Damageless가 적은 가공 방법을 이용할 필요가 있습니다.
Ethos에서는 시료의 자세제어와 저가속 아르곤이온빔 가공을 접합한 ACE기술으로 양질의 TEM 박막시료를 제작합니다.

ACE: Anti Curtaining Effect

시각・효율을 향상시킨 GUI 디자인

4신호 표시에 의한 신호선택성의 향상

■ In-Column검출기 (SED×1、BSE×2),시료실 SE 검출기의 동시 검출이 가능.
■ 각 SEM 광학계의 Beam 조건의 저장, 불러오기 기능을 탑재
■ 형체, 조성등 관찰목적에 맞춘 적합한 검출기가 선택 가능
■ 검출기 마다 Contrast,Brightness등의 개별설정, 저장, 불러오기가 가능

다양한 가공 모드와 Sequence의 작성

각종 가공모드/ 관찰조건의 등록과 불러오기

■ drag-and-drop로 간단하게 가공/ 관찰 Sequence가 작성 가능
■ 각 가공 모드나 프로그램 가공은 자유롭게 편집, 등록이 가능
■ 등록된 프로그램가공을 불러오는 간단 조작으로 가공설정이 가능 ■ Sequence를 복사, 편집으로 확장성 향상

다양한 가공 모드로 인한 가공틀 설정의 유연한 대응

■ 가공모드는 직사각형, 원형, 삼각형, 평행사변형 뿐만 아니라 슬로프가공이나 핀맵 가공등의 설정이 가능
■ 어플리케이션 가공으로 단면 관찰용 가공이나 TEM관찰용 시료 작성을 준비
■ Vector scan*3에서는 Vector정보에서 가공틀을 표시하여 위치 확정이 가능. 또한 가공(bmp)를 Vector에 변환한 가공도 가능
■ 각종이온빔 조사 위치 보정 기능(드리프트 보정)을 준비하여 정확한 가공이 가능

*3
옵션

다양한 용도에 대응하는 대형시료실

■ 고분해능관찰에 대응한 대형시료 스테이지 탑재(150mm)
■ 다양한 가공,관찰,분석을 위해 옵션 대응을 고려한 포트 레이아웃 채용

사양

사양
항목내용
FIB 2차전자상분해능(C.P) 4 nm @ 30 kV、60 nm @ 2 kV
가속전압 0.5 kV – 30 kV
프로브 전류 범위 0.05 pA – 100 nA
이온원 GA 액체금속 이온원
SEM 2차전자상분해능(C.P) 1.5 nm @ 1 kV、0.7 nm @ 15 kV
가속전압 0.1 kV – 30 kV
프로브 전류 범위 5 pA – 10 nA
전자원 냉음극 전계방출형
표준 검출기 In-Column2차전자 검출기 SE(U)
In-Column반사전자 검출기 BSE(U)
In-Column반사전자 검출기 BSE(L)
In-Column반사전자 검출기 BSE(L)
구동 범위
(5축 피드백 제어)
X 155 mm
Y 155 mm
Z 16.5 mm
R 0 - 360° endless
T -10~59°
시료 크기 최대 150 mm경
옵션 Ar/Xe 이온빔 시스템
마이크로 샘플링 시스템
Gas injection 시스템(2 또는 3 reservoirs사양)
  • Carbon deposition
  • Platinum deposition
  • Tungsten deposition
전동 반송식 예비 시료실
연속 자동 가공 소프트웨어
연속 A-TEM2
각종 시료 홀더
EDS(에너지분산형 X선 분석 장치)
EBSD(전자선 후방 산란 회절 분석 장치)

 

Applications(Global)

Hitachi FIB Application Data

Technical magazine
"SI NEWS"

This journal addresses a wide range variety of research papers and useful application data using Hitachi science instruments.

SCIENTIFIC INSTRUMENT NEWS

Tabletop Microscope (Benchtop SEM)| TM4000/TM3030Plus/TM3030 Dedicated Website

FE Electron Microscope IEEE Milestone Special Website