聚焦离子束和常规离子束微纳加工技术

聚焦离子束

聚焦离子束技术（Focused Ion beam，FIB）是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的离子束轰击材料表面，实现材料的剥离、沉积、注入、切割和改性。

最近几年发展起来的聚焦离子束技术（FIB）采用高强度聚焦离子束将材料纳米加工并结合扫描电镜（SEM）和其他高倍数电子显微镜进行实时观测，已成为纳米级分析，制造的一种主要手段。现已在半导体集成电路的改造，离子注入，切割及故障分析中得到广泛的应用。

单束单光柱FIB是最常用的系统，如上图所示。其依靠离子束扫描样品产生的二次电子成像来定位，通常采用小束流以降低离子束对样品表面的损伤，增加了操作的复杂程度。

双束FIB-SEM系统采用电子束成像定位、离子束处理、操作简单并避免离子束破坏试样表面结构。为了方便大家对材料进行深入的失效分析及研究，金鉴实验室具备Dual Beam FIB-SEM业务，包括透射电镜( TEM)样品制备，材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。

常规离子束

常规离子束加工系统一般是把离子源中提取出来的离子束用于直接轰击试样，不过也有一些系统增加了离子束质量分析聚焦装置，但是相对来说较为简单，离子束斑的直径较大，通常在数毫米至数十厘米之间，束流密度小，在加工过程中必须进行掩模处理。

对于常规离子束来说，其离子源尺寸较大，部分发射面可达几十厘米；

聚焦离子束

FIB主要由5大部分组成：离子源、离子光学柱、束描画系统、X-Y工件台和信号采集处理单元。

聚焦离子束在加工时可精确控制加工区域，其操作主要受计算机控制。

聚焦离子束离子源往往呈点状，虚拟源大小只有数十微米至数十纳米不等，重要特性有亮度，虚拟源大小，能散及工作稳定性等。最早应用的离子源是双等离子体离子源，在微细加工领域尚未得到广泛的应用。气体场发射离子源需要超高真空、低温的环境，尚处于研究阶段。现有的FIB系统大多使用液态金属离子源。

聚焦离子束通过产生二次电子信号取得电子像（此功能与扫描电子显微镜相似）；同时可以用强电流离子束对表面原子进行剥离,以完成微、纳米级表面形貌加工；也常是以物理溅射的方式搭配化学气体反应，有选择性的剥除金属，氧化硅层或沉积金属层等。