1. F.I.B. (Focused Ion Beam) 접속 이온빔
현대의 반도체 기술은 나노의 단위로 제작되므로 내가 어떻게 만들었는지 눈으로는 쉽게 구조가 보이지 않는다.
현미경을 써도 나노단위는 보기 힘들다. 그러므로 나온 것이 FIB이다.
Ga(갈륨)이온을 가속하여 빔형태로 써서 반도체 상 나노 단위의 원하는 위치에 식각, 증착, 관찰을 수행할 수 있다.
보통 반도체 공부를 하면 SEM(scanning electron microscope)을 배우게 되는데 두개의 차이점은 아래와 같다.
FIB - 이온을 빔으로 사용.(전자를 빔으로도 쓸 수도 있음)
SEM - 전자를 빔으로 사용.
즉 '이온의 크기 < 전자의 크기' 이므로 FIB가 더 작은것을 볼 수 있다는 결론이 나온다.
2. F.I.B. (Focused Ion Beam) 역사적 개요
1900년대 후반부터 활발히 진행되었으며 액체금속이온 소스(Liquid Metal Ion Source, LMIS, 3번에서 설명할 것임.)로부터 발생하는 이온빔을 이용하여 FIB장치를 최초로 개발한 것은 1977년경 반도체의 마이 크로디바이스를 목표로 한 미국 Hughes연구소의 R. L. Seliger이다.
당초 Photo공정에서 Mask 없이 Ion-implant를 할 목적으로 Duo-plasmatron형 이온 원료로부터 이온빔을 집속하여 시료의 나노영역에 선택적으로 조사했다. 반도체를 국가산업으로 추진할 전략을 가지고 있던 일본도 1981년부터 일본전자(주)에서 마스크 없는 이온주입용 FIB장치개발에 착수하고, 정부의 대형프로젝트로 추진하였다(1981~1986).
현재에 와서는 다양한 분야로 많이 쓰이는데 TEM(Transmission Electron Microscope)의 시료 제작 등 매우 다양한 분야에서 쓰이며 나노영역에서 주로 많이 쓰인다.
(*Duo-plasmatron이란? 이온빔을 만드는 방법 중 하나로 자세히 설명하자면, 음극 필라멘트가 진공실로 전자를 방출하는 이온원이다. 아르곤과 같은 기체는 극소량으로 챔버에 유입되며, 여기서 음극에서 나오는 자유 전자와 상호작용을 통해 전하 또는 이온화 되어 플라즈마를 형성한다. 그 후 플라즈마는 적어도 두 개의 고충전 그리드를 통해 가속되어 이온 빔이 되며, 장치의 개구부에서 상당히 빠른 속도로 움직인다. https://en.wikipedia.org/wiki/Duoplasmatron )
Duoplasmatron - Wikipedia
Illustration of a Duoplasmatron The Duoplasmatron is an ion source in which a cathode filament emits electrons into a vacuum chamber.[1] A gas such as argon is introduced in very small quantities into the chamber, where it becomes charged or ionized throug
en.wikipedia.org
3. F.I.B. (Focused Ion Beam) 에서 Ga를 쓰는 이유
Ga를 사용하는 이유는 쉽게 말하면 액체금속이온 소스(Liquid Metal Ion Source, LMIS)로 만들기 쉬워서이다.
여기서 LMIS 란,액체상태의 금속을 이용한 Ion source이다.
근데 여기서 액체상태를 만들어야된다에 기울여 봤을 때 Ga는 녹는점이 낮으므로 액체상태로 만들기 쉽다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_metal_ion_source
Liquid metal ion source - Wikipedia
A liquid metal ion source (LMIS) is an ion source which uses metal that is heated to the liquid state and used to form an electrospray to form ions.[1][2] An electrospray Taylor cone is formed by the application of a strong electric field and ions are prod
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※참고자료: 나무위키(Etch), WIKIPEDIA, QRT
※참고자료: https://bit.ly/2QWLzhE
※참고자료: https://bit.ly/2yfcC0Z
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