Сфокусированный ионный пучок
-
Сфокусированный ионный пучок (FIB)
- Метод используется в полупроводниковой промышленности, материаловедении и биологии
- Напоминает сканирующий электронный микроскоп (SEM), но использует сфокусированный пучок ионов
- Может быть встроен в системы с электронными и ионно-лучевыми колоннами
-
Источники ионного пучка
- Наиболее распространены источники ионов жидких металлов (LMI), особенно галлия
- Доступны источники ионов на основе золота и иридия
- Галлиевый LMI создает пучки ионов с высокой плотностью тока и малым разбросом энергии
-
Принцип работы
- Системы FIB серийно производятся около двадцати лет
- Волоконно-оптические системы работают аналогично SEM, но используют пучок ионов
- Пучок ионов распыляет материал, создавая вторичные ионы и электроны
- При низких токах пучка достигается разрешение изображения в 5 нм
- При высоких токах пучка возможно прецизионное измельчение образца
-
Визуализация фиброзных волокон
- FIB конкурирует с SEM по топографии изображения
- Вторичные электроны и ионы дают преимущества перед SEM
- Вторичные электроны выявляют ориентацию зерен, вторичные ионы — химические различия
-
Травление
- FIB разрушает образец, распыляя атомы галлия
- Используется для микро- и нанообработки материалов
- Наименьший размер луча для изображения составляет 2,5-6 нм
-
Отложение
- FIB может осаждать материал с помощью ионного пучка
- Химическое осаждение из паровой фазы позволяет наносить металлические линии
- Другие материалы, такие как платина и кобальт, также могут быть нанесены
-
Применение в полупроводниковой промышленности
- Используется для исправления и модификации полупроводниковых устройств
- Применяется для структурного легирования и имплантации без маски
-
Подготовка к ПЭМ
- FIB используется для подготовки образцов для просвечивающего электронного микроскопа
- Нанометровое разрешение позволяет точно выбирать интересующие области
- FIB незаменим для анализа отказов интегральных схем
-
Подготовка образцов для просвечивающей электронной микроскопии
- Протокол подготовки образцов для ПЭМ также подходит для SIMS.
- Повреждения поверхности и имплантация могут быть минимизированы с помощью фрезерования FIB.
- FIB можно использовать с криогенно замороженными образцами.
-
Подготовка образцов для атомных зондов
- Последовательные этапы измельчения могут быть применены для атомно-зондовой томографии.
- Ток пучка уменьшается по мере уменьшения внутреннего круга фрезерования.
-
Волоконно-оптическая томография
- Сфокусированный ионный пучок используется для получения 3D-изображений.
- Процесс разрушителен, но позволяет характеризовать наноструктуры.
- Основной артефакт — ионная завеса мельницы, удаляемая алгоритмами.
-
История технологии фибробластов
- Первые системы FIB разработаны в 1975 году.
- В 1978 году создан первый FIB на основе LMIS.
-
Физика LMI
- Гилберт задокументировал образование конуса под высоким давлением.
- Фейнман предложил использовать ионные пучки.
- Тейлор получил точное коническое решение уравнений электрогидродинамики.
-
Гелиево-ионный микроскоп
- Источник ионов гелия менее вреден для образца, чем ионы Ga.
- Ионы гелия могут фокусироваться в зонд меньшего размера.
- Коммерческие приборы имеют разрешение менее 1 нм.
-
Фильтр Вина
- Визуализация и фрезерование с ионами Ga приводят к внедрению Ga.
- Разработаны колонки с массовой фильтрацией на основе технологии фильтрации Wien.
- Фильтры Вина позволяют использовать различные источники ионов и легировать образцы.
-
Применение FIB
- FIB используется для создания прототипов наноразмерных магнитных устройств.
- FIB особенно выгоден для быстрого создания прототипов.