ZEISS Crossbeam - FIB-SEM for High Throughput 3D Analysis and Sample Preparation

Semiconductor Failure Analysis

ZEISS Crossbeam Laser

높은 처리량의 샘플 준비와 나노스케일 이미징을 위한 FIB-SEM

FIB-SEM과 초고속 레이저의 동시 발전은 반도체 기기 및 패키지의 샘플 준비, 특성화, 고장 분석을 급진적으로 변화시켰습니다.

FIB-SEM에 펨토초 레이저를 통합하여 샘플 준비 속도 향상
전례 없는 속도와 다양성으로 깊고 매몰된 ROI에 접근하여 다양한 샘플 유형에 대한 상세한 구조 분석
높은 정확도와 속도의 통합된 자동화 움직임으로 여러 ROI 타겟
새로운 접근 방식을 통해 반도체 패키지 연구, 개발 및 고장 분석에 대한 더 큰 인사이트 제공

A multi-chip package with copper microbumps and flip chip interconnect, laser-milled and FIB-polished cross-section, trench depth 1.6mm.

A multi-chip package with copper microbumps and flip chip interconnect, laser-milled and FIB-polished cross-section, trench depth 1.6mm.

1. 신속한 접근, 최적화된 준비 및 다양한 스케일

PFIB(플라즈마 FIB)보다 몇 배 더 빠르게 깊숙이 묻힌 구조물 확인
환경 제어 및 펨토초 레이저 가공으로 손상 및 열 영향 영역 최소화
질소 혹은 아르곤 가스를 선택하여 레이저 가공부터 FIB 분석까지 진공 워크플로우 유지
사전에 획득한 3D XRM 또는 기타 외부 데이터세트와 ROI의 상관 관계를 파악할 수 있는 맞춤형 워크플로우
새로운 Burst Mode를 사용하여 절제 속도와 성능 향상
LaserFIB, details, laser chamber and laser optics to the right, FIB-SEM chamber to the left.

LaserFIB, details, laser chamber and laser optics to the right, FIB-SEM chamber to the left.

2. 워크플로우 자동화

자동화된 셔틀링 및 레이저 처리를 통해 LaserFIB로 여러 샘플을 준비할 때 시간 절약 및 처리량 향상
레이저, 전동 이송 로드 및 후속 FIB-SEM 사용으로 시스템 원격 작동 및 무인 자동화 실험 생성
소프트웨어에서 클릭 한 번으로 레이저와 FIB-SEM 간의 등록 절차 수행
스크립팅으로 자동화된 워크플로우 생성 및 실험 효율성 향상
스크립팅을 사용하여 다양한 레시피 결합 혹은 진공 조건(질소 또는 아르곤 가스) 활성화
Three trenches laser-milled in copper, with cross-jet off (top) and on (bottom).

Three trenches laser-milled in copper, with cross-jet off (top) and on (bottom).

3. 청결 유지, 처리량 및 사용 편의성 보장

전용 통합 챔버에서 레이저 작업을 수행하여 FIB-SEM 메인 챔버와 검출기 청결 유지
질소 또는 아르곤의 가스 흐름인 크로스젯(Cross-Jet)으로 제거된 물질이 레이저 광학장치 아래의 보호 유리에 쌓이는 것을 방지하고 레이저 처리 중에 유리를 깨끗하게 유지
레이저를 활용하여 다중 사이트 준비 중 트렌치 주변에 반복해서 쌓인 물질 청소
Array of 25 pillars in silicon, laser milled in about 30 seconds, using Burst Mode, ready for fine polishing with the Gallium FIB.

Array of 25 pillars in silicon, laser milled in about 30 seconds, using Burst Mode, ready for fine polishing with the Gallium FIB.

4. 샘플 준비의 신세계

펨토초 레이저와 Ga FIB의 장점을 결합하여 큰 단면과 TEM 라멜라, 원자 프로브 단층 촬영 샘플부터 마이크로 압축 테스트 또는 싱크로트론 현미경 및 나노 CT를 위한 배열에 이르기까지 다양한 샘플 준비
펨토초 레이저를 사용하여 폭과 깊이가 최대 밀리미터에 이르는 매우 큰 단면 가공
특허 출원 중인 정밀 깊이 밀링을 활용하여 레이저로 재료의 특정 레이어 제거
사전 설치된 레시피를 사용하여 효율적인 레이저 가공에 적합한 파라미터를 쉽게 찾거나 워크플로우를 개별적으로 정의

초고속 레이저를 이용한 물질 제거

더욱 효율적인 샘플 준비

ZEISS Crossbeam FIB-SEM에 펨토초 레이저를 더하면 물질 제거 속도가 초당 15 µm³까지 향상됩니다.

펨토초 레이저의 극도로 짧은 펄스 지속 시간 덕분에 열 영향 영역을 최소화하여 시료 전처리가 효율적입니다.

결국 아티팩트 없이 시료 전처리 시간을 며칠 또는 몇 시간에서 몇 분으로 단축할 수 있죠. 레이저 전처리는 탄화규소 및 유리를 포함한 여러 재료에 적합합니다.

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큰 볼륨에서도 오염 없는 밀링

분리형 레이저 챔버 및 크로스젯(Cross-Jet)

이제 패키지 내부 수 밀리미터 깊이에 매립된 구조에 접근하여 밀리미터 사이즈 큐브의 제거가 일상적으로 가능해져 전체 커패시터의 큰 단면, 금속 뚜껑을 통한 TIM 인터페이스 등을 촬영할 수 있습니다.

분리형 레이저 챔버는 절제 오염 물질을 메인 이미징 챔버에서 분리하여 유지보수 비용을 낮추면서 최고 해상도의 이미징 기능을 유지합니다.

질소 또는 아르곤 가스 흐름인 새로운 크로스젯(Cross-Jet)은 절제된 물질이 보호 유리에 쌓이는 것을 방지합니다. 덕분에 레이저 출력과 절제 속도를 일정하게 유지하면서 몇 시간 동안 연속 작업을 진행할 수 있는 것이죠.

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정확도와 생산성을 위한 자동화

멀티 ROI 타겟팅과 단면 섹션 준비

별도의 챔버에서 자동화된 셔틀링 및 레이저 처리를 통해 시간을 절약하고 처리량을 늘릴 수 있으며 스크립팅을 통해 자동화된 워크플로우를 생성하여 실험의 효율성을 높일 수 있습니다.

여러 ROI를 타겟팅하고 단면 섹션, H 바, TEM 라멜라 전처리 및 아톰 프로브 단층 촬영 샘플의 준비를 자동화할 수 있습니다.

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마이크로 스케일 정확도 달성