在半導(dǎo)體技術(shù)步入納米時代之后，納米尺度制造業(yè)得到了飛速發(fā)展，其中納米加工是納米制造業(yè)中最核心的組成部分，納米加工中最有代表性的手段是聚焦離子束。近年來發(fā)展起來的聚焦離子束技術(shù)（FIB）采用高強(qiáng)度聚焦離子束納米加工材料，并結(jié)合掃描電鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）三維原子探針（APT）分析電鏡技術(shù)已成為納米級分析，制造的主要手段。現(xiàn)已在新材料和半導(dǎo)體集成電路等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

電子顯微鏡

我們先來了解一下什么是電子顯微鏡？

電子顯微鏡根據(jù)其構(gòu)造及使用方式的不同，可以分為透射式，掃描式，反射式，發(fā)射式電子顯微鏡，根據(jù)它們的工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域和它們所要求的差異來進(jìn)行選擇。電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在級高的放大倍數(shù)下成像的儀器。

近年來電鏡的研究與制造取得了長足的進(jìn)步：電鏡分辨率越來越高，透射電鏡點分辨率高達(dá)0.1-0.2nm，晶格分辨率已達(dá)約0.1nm。利用電鏡已可直接觀測原子像。

掃描電子顯微鏡（SEM）

掃描電子顯微鏡是介于透射電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡（OM）之間的一種觀察方法。用聚焦后的極窄高能電子束掃描試樣，利用電子束和物質(zhì)之間的作用激發(fā)出多種物理信息并進(jìn)行采集，放大和重新成像，從而實現(xiàn)物質(zhì)微觀形貌表征。新式掃描電子顯微鏡分辨率高達(dá)0.05nm；放大倍數(shù)可達(dá)百萬倍或更高的連續(xù)可調(diào)；且景深較大、視野開闊、成像立體效果良好。另外結(jié)合掃描電子顯微鏡等分析儀器可實現(xiàn)在觀測微觀形貌時對物質(zhì)微區(qū)成分的分析。掃描電子顯微鏡廣泛地應(yīng)用于巖土，石墨，陶瓷和納米材料的研究中。

雙束聚焦離子束-掃描電子顯微鏡（FIB-SEM）

而今天所介紹的；“雙束電鏡" Dual Beam Focused Ion Beam（FIB）是雙束聚焦離子束掃描電子顯微鏡的簡稱，是在掃描電鏡的基礎(chǔ)上加裝了離子束系統(tǒng)，機(jī)械臂（Easy lift）和氣體注入系統(tǒng)（GIS）等配件。

雙束的主要作用有兩個：

1）成像：

把液態(tài)金屬離子源輸出的離子束加速，聚焦之后用來轟擊試樣表面使其產(chǎn)生二次電子信號，從而得到試樣表面電子像（與SEM相似）；

2）加工：

聚焦離子束系統(tǒng)中的離子束是由液態(tài)離子源在強(qiáng)電場的作用下拉出帶正電荷的離子，再經(jīng)靜電透鏡、多級偏轉(zhuǎn)裝置最終聚焦而成，從而完成微納級別的表面形貌處理。如果將化學(xué)氣體反應(yīng)系統(tǒng)與物理濺射方式配合使用，就可以達(dá)到選擇性地剝離金屬、氧化硅層或者沉積金屬層。