集成化微納加工平臺

雙束聚焦離子束-掃描電子顯微鏡（FIB-SEM）系統(tǒng)代表了微納加工技術(shù)的前沿，它巧妙地融合了單束FIB和SEM的優(yōu)勢，為用戶提供了一個多功能的集成化平臺。這個平臺不僅能夠進(jìn)行高分辨率的成像，還能執(zhí)行精準(zhǔn)的材料加工操作。

系統(tǒng)架構(gòu)

1. 離子發(fā)射器：生成正電荷離子流。

2. 離子光學(xué)系統(tǒng)：利用靜電透鏡和偏轉(zhuǎn)元件對離子流進(jìn)行精確聚焦和導(dǎo)向。

3. 掃描控制系統(tǒng)：精確控制離子流在樣品表面的掃描軌跡。

4. 信號檢測系統(tǒng)：捕獲離子流與樣品相互作用時產(chǎn)生的二次電子和離子，用于成像和分析。

5. 樣品操作臺：穩(wěn)定支撐樣品，并進(jìn)行精確的位置調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)精確的加工。

操作機(jī)制

在材料加工過程中，高能離子流撞擊樣品表面，引起表面原子的濺射，從而達(dá)到材料去除的效果。同時，由這一過程產(chǎn)生的二次電子和離子被檢測器捕獲，用于生成樣品的圖像和進(jìn)行成分分析。

設(shè)備配置與操作模式

1. 垂直電子束配置：電子束垂直作用于樣品臺。

2. 角度傾斜配置：離子束和電子束以一定角度安裝，提供更靈活的樣品處理和成像能力。

在操作過程中，樣品被定位在所謂的共心高度，這個位置使得樣品既能接受電子束成像，也能進(jìn)行離子束加工。通過調(diào)整樣品臺的傾斜角度，可以使得樣品表面與電子束或離子束垂直，以適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)要求。

離子束顯微鏡的典型構(gòu)造

液態(tài)金屬離子源：產(chǎn)生高能離子流。

預(yù)聚焦和聚焦電極：逐步聚焦離子流。

高壓電源：為聚焦電極提供所需的高壓。

電子透鏡：進(jìn)一步增強(qiáng)離子流的聚焦精度。

掃描線圈：控制離子流的掃描路徑。

二次粒子探測器：收集和分析由離子流與樣品相互作用產(chǎn)生的信號。

可動樣品臺：精確定位樣品。

真空系統(tǒng)：保持設(shè)備內(nèi)部的高真空狀態(tài)，確保離子流的質(zhì)量和樣品的清潔。

防振和防磁設(shè)備：保證設(shè)備的穩(wěn)定性。

控制電路和計算機(jī)系統(tǒng)：管理整個設(shè)備的操作。

應(yīng)用范圍

1. 透射電鏡（TEM）樣品制備：制作適合TEM觀察的超薄樣品。

2. 截面分析：利用FIB刻蝕技術(shù)精確切割樣品，觀察其截面特征。

3. 芯片修復(fù)與線路編輯：對集成電路進(jìn)行修改和優(yōu)化。

4. 微納結(jié)構(gòu)制造：直接在樣品上刻畫或沉積微納米級結(jié)構(gòu)。

5. 三維結(jié)構(gòu)分析：通過逐層切割和成像，重建樣品的三維結(jié)構(gòu)。

6. 原子探針樣品制備：制作適合原子探針分析的尖銳樣品。

7. 離子注入：通過離子注入改變材料的表面特性。

8. 光刻掩膜版修復(fù)：修復(fù)光刻掩膜版的缺陷，提高光刻質(zhì)量。

樣品制備技術(shù)

雙束FIB-SEM系統(tǒng)能夠處理多種材料，包括但不限于半導(dǎo)體薄膜、器件、金屬、電池材料、二維材料、地質(zhì)和陶瓷材料。每種材料的制備技術(shù)都需要根據(jù)材料的特性和實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行定制。