Die Ionensäule (FIB-Säule) erzeugt und fokussiert den Ionenstrahl. Sie befindet sich oben in der Kammer neben der Elektronensäule (SEM-Säule). Zwischen der FIB- und der SEM-Säule liegen 55 Grad Kippwinkel.
Aufbau ORAGE(tm) – TESCAN Ga Ionensäule
Die ORAGE(tm) FIB-Säule besteht unter anderem aus folgenden Teilen:
Ionenkanone (Ionenquelle) – Hier werden Galliumatome aus der Quelle beschleunigt. Die positiv-geladenen Ga-Ionen werden durch eine Beschleunigung durch ein Potential von 500 V bis 30 kV in diesem Bereich der Säule auf ihre endgültige kinetische Energie, also Geschwindigkeit, gebracht. Das verwendete Gallium befindet sich innerhalb der Galliumquelle und muss nach etwa 1500 FIB-Arbeitstunden ausgetauscht werden. Außerdem verwendet TESCAN monoisotopische Ga-Ionenquellen für eine bessere Ionenstrahlauflösung.
Kondensor – ist eine starke elektrostatische Linse, die den Ionenstrahl in die Apertur fokussiert. Die Hochspannung der Kondensorlinse kann in der TESCAN ESSENCE Software eingestellt werden. Zusammen mit der Apertur (Stromwahlblende) steuert der Kondensor den Ionenstrahlstrom und beeinflusst die Spotgröße des Ionenstrahls.
Säulenventil – ein Trennventil zwischen der Ionenkanone und dem unteren Teil der Ionensäule.
Piezo-Aperturen – ein Satz von 30 resistenten Aperturen in unterschiedlichen Größen. Die Aperturen werden mit Hilfe von zwei schnellen Hochpräzisionsmotoren (Piezomotoren) in der Steuerungssoftware optimiert.
Strahlenabblender (Beamblanker) und Faradaykäfig – der elektrostatische Beamblanker lenkt den Ionenstrahl mit Hilfe von Elektroden in den Faradaykäfig ab und verhindert so ein unerwünschtes Auftreffen des Ionenstrahls auf die Probe. Der Faraday-Cup befindet sich direkt unter den Aperturen und misst den genauen Wert des Strahlstroms. Die Ausblendungszeiten sind sehr kurz, was für eine schnelle Bildgebung und Lithographie notwendig ist.
Raster- und Stigmatisierungs-Oktupole – steuern die Ionenstrahlrasterung. Der Oktupol scannt über die Probenoberfläche, kann eine elektronische Drehung um einen beliebigen Winkel ohne Bildverzerrung durchführen (FIB Image Rotation in ESSENCE Software) und kann eine Bildverschiebung durchführen (FIB Image Shift). Der Stigmations-Oktupol dient auch zur Korrektur des Astigmatismus des Strahls (FIB-Stigmatoren).
Objektivlinse – ist eine elektrostatische Linse, welche den Ionenstrahl auf die Probenoberfläche fokussiert. Die Hochspannung dieser Linse wird ebenfalls über die TESCAN ESSENCE Software optimiert und eingestellt. Zusammen mit der Kondensorlinse und anderen Säulenbestandteilen trägt die Objektivlinse dazu bei, den Ionenstrahl auf einen kleinen Punkt der Probenoberfläche zu fokussieren. Sogenannte Streustrahlung (Halo) kann dabei minimiert werden. Der Ionenstrahl sollte beim Schneiden auch möglichst senkrecht zur Oberfläche auftreffen, um perfekte Schnittergebnisse zu erzeugen.
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Die ORAGE(tm) Säule ist enthalten in den TESCAN Produkten: AMBER, SOLARIS