FIB (Focused Ion Beam)

- FIB의 기본 원리 :

FIB 장치는 주로 매우 가늘게 집속한 이온 빔을 시료표면에 주사(Scanning)하여 발생한 전자/이온을 검출하여 현미경상을 관찰하거나 시료표면을 가공하는 용도로 쓰인다. 우선 액체금속이온 소스에서 발생한 이온을 어퍼처(Aperture)와 집속렌즈(Condenser Lens)로 집속시켜 빔을 만든다. 다음에 대물렌즈(Objective Lens)로 시료표면에 초점을 맞추고 집속 된 이온 빔을 시료에 입사시킨다. 이렇게 입사된 빔에 의해 현상들이 일어나게 되고, 이중 어느 한 경우를 이용하여 FIB 장비의 기본 3가지 운영 모드를 만든다.

1) FIB 이미징(Imaging)

시료에 빔이 주사될 때 시료에서 튀어나오는 입자로서 이온과 전자가 있다. 이것을 이차이온(Secondary Ion) 그리고 이차전자(Secondary Electron)라 한다. 이러한 2차 신호를 센서로 검출하고, 2차 신호에 대응한 데이터를 빔 조사위치좌표에 대응한 화상데이터를 메모리에 기억시킨다. 이 데이터를 컴퓨터 화면에 표시하여 빔을 조사한 영역의 현미경상을 관찰할 수 있다.

2) FIB 밀링(Milling)

FIB Source에 높은 가속전압을 가해 이온을 발생 시키고 전계(Electric Field)를 이용하여 이를 조절하여 이온을 선택적 영역에 일정한 세기로 주사하여 시료의 원하는 부분(넓이, 깊이)을 가공하는 것을 말한다.

3) FIB 식각/증착 (Etching/Deposition)

이온빔 조사로 스퍼터링된 원자의 양을 증가시켜 시료표면을 에칭하고, 화합물가스를 시료표면의 이온빔조사영역 근처에 불어넣어 국소적으로 증착을 할 수 있다. 1차 이온을 시료에 조사하면 2차 전자가 발생한다. 이 2차 전자가 화합물가스의 분해에 기여하고, 화합물가스가 기체성분과 고체성분으로 분리한다. 기체성분은 진공 배기되지만, 고체성분은 시료표면에 증착한다.