FIB 분석 및 원리 (Focused Ion Beam) 가공과 분석이 모두 가능한 고오급 장비

안녕하세요 오늘은 FIB (Focused Ion Beam)를 알아보도록 하겠습니다.

 

FIB는 FBI처럼(...죄송합니다) 범죄에 집중하듯 집중된 이온 빔을 사용하여 물질의 표면을 가공하거나 분석하는 고오급 나노기술 도구입니다(고오급 이라 표현한 이유는 비싸기 때문) FIB는 주로 반도체 산업 및 나노기술 연구에서 사용되며 다양한 응용 분야에서 유용하게 활용됩니다.

FIB의 작동 원리는 다음과 같습니다:

1.이온 발생: FIB 시스템에서는 일반적으로 갤리움(Ga) 또는 자체 톰슨(T) 이온을 사용합니다. 갤리움 이온은 일반적으로 이용되며, 갤리움을 고온에서 가열하여 생성된 이온을 이용합니다.

 

2.이온 표시 및 집중: 생성된 이온은 전자 렌즈 시스템을 통과하여 집중되고, 컴퓨터 제어 시스템을 사용하여 이온 빔을 정교하게 조작할 수 있습니다. 이를 통해 원하는 지점에 집중된 이온 빔을 생성할 수 있습니다.

 

3.시료 가공 또는 분석: 집중된 이온 빔은 시료 표면에 조사 또는 가공을 수행할 수 있습니다. 가공의 경우, 이온 빔은 시료 표면을 제거하거나 형태를 변경할 수 있습니다. 이는 나노스케일에서 정밀한 작업을 수행할 수 있게 해줍니다. 분석의 경우, 이온 빔은 시료 표면에서 발생하는 이차 이온들을 수집하여 화학적인 정보를 얻을 수 있습니다.

이때 분석을 하는것은 에너지를 줄여서 2차 이온이나 전자를 생성하여 그것을 분석하는 방법이고 가공은 에너지 밀도를 더욱 높여서 분석이고 뭐고 이온 빔으로 샘플을 잘라버리는것이다. 여기서 추가로 이온빔으로 타겟(TARGET)을 때려서 스퍼터 느낌으로 사용해서 증착도 가능한 만능툴이 바로 FIB다.

4.영상 생성 및 분석: FIB는 가공된 시료의 표면을 이미징하여 고해상도 이미지를 생성할 수 있습니다. 이를 통해 시료의 내부 구조 및 특성을 분석할 수 있습니다.

이것이 바로 FIB분석 결과

FIB는 나노기술 및 재료 연구 분야에서 특히 중요한 도구로 사용되며, 반도체 제조 및 다양한 나노구조물의 제작에도 활용됩니다.

 

FIB의 장점은 바로 고오급 장비인만큼 해상도가 상당히 높고 시료에 무언가를 주입했을때 단면을 보고싶으면 단면이 잘 보이도록 가공해야 하는데 이때 단순 밀링이나 부러뜨리거나, 등등의 방법들은 시료의 단면을 망가뜨리는 경우가 많다. FIB는 아주 깔끔하고 보고싶은 단면에 이상이 없도록 잘라주는 역할을 한다. 

 

단점으로는 역시 가격, 일반 SEM이나 분석 비용에 비해 내가 느낀바로는 배 이상 비싸다. 

 

아무튼 이렇게 FIB를 알아봤습니다. 그럼 모두들 화이팅!