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ZEISS Crossbeam - FIB-SEM for High Throughput 3D Analysis and Sample Preparation​
半導体故障解析

ZEISS Crossbeam​ Laser

高スループットのサンプル調製とナノスケールイメージングのための FIB-SEM

FIB-SEM と超短パルスレーザーの技術的進歩により、半導体デバイスとパッケージのサンプル調製、特性評価、故障解析が根本的に変化しました。

  • FIB-SEM にフェムト秒レーザーを統合することで、サンプル調製を高速化
  • 深部や埋もれた関心領域へのアクセスにおいて、これまでにない速度と汎用性を実現し、さまざまな種類のサンプルで詳細な構造解析が可能に
  • 高精度かつ高速な統合された自動動作により同時に複数の ROI をターゲットに
  • 半導体パッケージの研究、開発、故障解析において、より深い洞察を提供する新たなアプローチを実現
  • Rapid Access, Optimized Preparation and Multiple Scales

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

    Rapid Access, Optimized Preparation and Multiple Scales

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

    1. 素早いアクセス、最適化された作製、マルチスケール

    • PFIB（プラズマFIB）よりも数段速く、深部にある構造が明らかに
    • 制御された真空環境でフェムト秒レーザー処理を行うため、ダメージと熱の影響を受ける領域を最小限に抑える
    • レーザー処理から集束イオンビームを用いた分析までエアフリーのワークフローを維持する（環境ガスは窒素かアルゴンを選択）
    • 調整済みワークフローで、すでに入手している3D X線顕微鏡またはその他の外部データセットと関心領域を相関させる
    • 新しいバーストモードでアブレーションの速度とパフォーマンスを向上させる
  • Workflow Automation

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

    Workflow Automation

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

    2. ワークフローの自動化

    • 自動化されたシャトリングおよびレーザー処理によって、LaserFIBで複数のサンプルを作製する時間が短縮し、スループットが向上
    • システムを遠隔操作し、レーザー、電動搬送ロッド、さらにFIB-SEMを使用した無人自動実験が可能
    • ソフトウェアを1回クリックするだけで、レーザーとFIB-SEMの登録が完了
    • スクリプトによりワークフローの自動作成が可能になり、実験の効率がアップ
    • スクリプトを使用すれば、複数のレシピの組み合わせや、真空条件（窒素またはアルゴンガス）の有効化が可能に
  • Maintain Cleanliness, Ensure Throughput and Ease-Of- Use

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

    Maintain Cleanliness, Ensure Throughput and Ease-Of- Use

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

    3. 清潔でスループットと使いやすさを確保

    • レーザー作業を専用チャンバー内で行うことで、FIB-SEMのメインチャンバーと検出器を汚染から保護
    • 保護ガラスウィンドウと高圧噴射法を活用。クロスジェット（窒素またはアルゴンのガス流）が、レーザー光学系の下の保護ガラスへに対するアブレーションした材料の堆積を防ぎ、レーザー処理中も清潔な状態を維持
    • レーザーは、特に複数部位の試料を作製する際に、溝の周囲に新たに堆積した材料を除去するのにも有用
  • Enter a New World of Sample Preparation

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

    Enter a New World of Sample Preparation

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

    4. サンプル作製の新たな世界を開く

    • フェムト秒レーザーとガリウム集束イオンビームのメリットを組み合わせることで、巨大な横断面、TEMラメラおよびアトムプローブトモグラフィーのサンプルからピラー配列まで、幅広いサンプルを作製し、微細圧縮試験またはシンクロトロン顕微鏡検査およびナノCTを実施
    • フェムト秒レーザーを用いて、幅および深さが最大ミリメートル単位の極めて大きな断面を加工
    • 特許出願中の精密な深さのレーザー加工により、特定の材料層を除去
    • プリインストールしたレシピを使用するか、ワークフローを個別に定義すれば、効率的なレーザー処理に適したパラメータを簡単に見つけることが可能

超短パルスレーザーによる材料除去

効率的なサンプル調製

ZEISS Crossbeam FIB-SEM にフェムト秒レーザーを追加すると、材料除去速度が最大15 mio µm³/秒まで向上します。

フェムト秒レーザーの超短パルス持続時間により、熱影響領域（LAZ）が最小限に抑えられ、サンプル調製が効率的になります。

これにより、アーティファクトを発生させることなく、サンプル調製が数時間～数日から数分までに短縮されます。このレーザー調製は、炭化ケイ素やガラスを含む複数の材料にも適しています。

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大量かつコンタミネーションのないミリング

隔離されたレーザーチャンバーとクロスジェット

パッケージ内の数ミリメートルの深さに埋め込まれた構造へのアクセスと、数立方ミリメートルの体積除去が日常的に実行可能になり、キャパシタ全体や金属LIDを貫通したTIM境界などの大きな断面が可能になりました。

隔離されたレーザーチャンバーにより、アブレーションによる汚染物質がメインのイメージング用チャンバーから隔離されるため、メンテナンス コストを低く抑えながら最高分解能のイメージング機能を維持します。

新しいクロスジェット、窒素またはアルゴンのいずれかのガス流は、アブレーションされた材料が保護ガラス上に堆積するのを防ぎます。これにより、一定のレーザーパワーとアブレーション速度を維持しながら、数時間の連続作業が可能になります。

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精度と生産性のための自動化

複数のROIをターゲットとした断面の調製

隔離されたレーザーチャンバーへの自動シャトリングとレーザー加工により、時間を節約し、スループットを向上させることができます。また、スクリプトを使用すると、ワークフローの自動作成が可能になり、実験の効率が向上します。

複数のROIを標的とし、断面、Hバー、TEMラメラ調製およびAtom Probe断層撮影サンプルの調製を自動化することができます。

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ミクロン単位の精度を実現

With ZEISS Crossbeam Laser

ZEISS Crossbeam laser ツールは、メインチャンバー内で校正されたレーザーの位置決めを利用して、正確なターゲットのサンプル調製を実現します。

メインチャンバー内において、3D X線データおよびSEM画像を使って表面形状を登録し、組み合わせることで、半導体パッケージの表面欠陥や奥深くに埋もれた隠れた欠陥を2ミクロン以上の精度で狙うことができます。これにより、従来技術に比べて、高スループットで標的のサンプル調製を可能にします。

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生産性をさらに高める

With X-ray guided connected workflow

ZEISS Crossbeam Laser のワークフローを発見

ガイド付きのワークフローが、レーザー、TEM Lamellaの準備、および相関Cryoワークフローを準備するために役立つ方法を探索

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Watch this animation and discover how the LaserFIB workflow helps you to optimize and automate laser processing.

ZEISS Crossbeam Laser ワークフロー

深く埋もれた関心領域に迅速にアクセスし、複数の長さスケールにわたって相関ワークフローを実行し、大容量分析でより優れたサンプルの特徴を取得します。3Dイメージングおよび分析（EDSやEBSDなど）を実行します。半自動化されたデバイスにより、時間を節約し、スループットをさらに向上させることができます。

ZEISS Crossbeam Laserにフェムト秒レーザーを追加すれば、部位に応じた超高速サンプル調製が可能になります。FIB-SEMのチャンバーを清潔に保ち、必要なときに半自動ワークフローでシステムを遠隔操作できます。

メリット

  • 深く埋もれた構造への迅速なアクセス
  • 制御された真空環境で、フェムト秒レーザーのパルスによる損傷や熱影響を最小限に抑制
  • 専用の一体型チャンバーでレーザー作業を実行し、FIB-SEM メインチャンバーと検出器の清浄度を維持
  • レーザー加工、研磨、クリーニング、サンプルの FIB チャンバーへの移動を自動化
  • TEM ラメラ上の断面からピラーアレイまで、複数のサンプルを準備し、異なる材料用のプリインストールレシピを使用して効率的に作業

高度なパッケージング故障解析のための相関ワークフローをダウンロード

効率的なサンプル調製

ZEISS Crossbeam FIB-SEM にフェムト秒レーザーを追加すると、材料除去速度が最大 15 mio µm³/sec まで向上します。

フェムト秒レーザーの超短パルス時間により、熱影響部を最小限に抑えられ、サンプル調製が効率的になります。

これは、アーティファクトを発生させることなく、サンプル調製が数時間～数日から数分に短縮されます。レーザー調製は、炭化ケイ素やガラスを含む多数の材料に適しています。

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