FIB 概述 |应用说明|日本日本株式会社

简介

FIB 是聚焦离子束系统的缩写。如图1所示，该装置首先利用提取电极的电场从Ga液态金属离子源(LMIS)中提取Ga⁺产生离子束（场蒸发）并通过阴极电场（加速电压）加速。该离子束通过两组静电透镜（聚光镜、物镜）进一步减弱并聚焦到样品上。另外，像 SEM、Ga⁺离子束通过偏转板沿 X 和 Y 方向扫描样品。嘎⁺当离子照射到样品上时，会产生二次电子和溅射粒子等各种粒子，类似于SEM（图2）。还有，嘎⁺通过调节物镜孔径的直径，离子束的束流可以从几pA到几十nA变化。此外，SIM 图像的最高分辨率可以在 5 nm 或更小处获得。

图1 FIB离子光学系统

质量大的离子很难用磁场透镜聚焦，因此一般使用静电透镜。

图2 离子照射过程中产生的颗粒

当用离子束照射固体时，会产生各种粒子。 SIM 图像主要使用二次电子创建。

FIB的基本功能

如上所述，FIB 是 Ga⁺离子束可以在X和Y方向上矩形扫描的同时照射到样品上。离子束具有溅射效应，可以加工矩形样品，精度约为01μm。
还有，嘎⁺在离子束照射过程中，样品表面会产生二次电子，从而可以观察与SEM类似的表面形状。这称为 SIM（扫描离子显微镜）图像。另外，在导入W(CO)6等有机金属气体的同时，Ga⁺也可以通过扫描离子束在样品表面生长W等薄膜。综上所述，FIB具有三个功能：1图像观察功能，2处理功能，3成膜功能（图3）。利用这些功能，FIB 对于截面处理、SIM 或 SEM 图像观察、TEM（透射电子显微镜）薄膜样品制备，尤其是需要位置精度的缺陷区域的薄膜减薄来说是不可或缺的。它还广泛用于修改半导体电路。

图3 FIB成膜

通过在有机金属气体气氛中扫描离子束而形成的碳保护膜。

组合离子束装置（多束）

此外，与配备单个FIB镜筒的单束装置相比，复合离子束装置（图4）最近变得流行，其中FIB镜筒和SEM镜筒以一定角度布置在同一室中。该装置能够对FIB加工表面进行即时SEM观察和元素分析（图5），除了样品制备外，还具有3D视图功能（图6），自动定期进行FIB加工和SEM观察，以获得样品的三维信息，使其应用范围更加多样化。