聚焦離子束（FIB）技術(shù)的演變與應(yīng)用

聚焦離子束（FIB）技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科技領(lǐng)域中不可或缺的一部分，尤其是在半導(dǎo)體制造和微納加工領(lǐng)域。盡管FIB技術(shù)已經(jīng)廣為人知，但其背后的歷史和發(fā)展歷程卻鮮為人知。

FIB技術(shù)的起源

FIB技術(shù)的歷史可以追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時科學(xué)家們開始探索使用離子束對樣品進(jìn)行分析和加工的可能性。在隨后的幾十年里，這項技術(shù)經(jīng)歷了從實驗室原型到實際應(yīng)用產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。FIB技術(shù)的發(fā)展是一個跨學(xué)科創(chuàng)新的典范，它依賴于離子源技術(shù)、聚焦光學(xué)系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)的不斷優(yōu)化。

離子源的發(fā)展

在FIB技術(shù)的發(fā)展過程中，高亮度離子源的發(fā)展成為關(guān)鍵。早期的氣體離子源和液態(tài)金屬離子源（LMIS）為FIB技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1974年，Seliger和Fleming首次使用氣體離子源進(jìn)行無掩模注入摻雜和抗蝕曝光，這一技術(shù)的潛力得到了明確證實。隨后，Orloff和Swanson開發(fā)了氣體場離子源，盡管其分辨率高，但由于需要低溫而未能在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。液態(tài)金屬離子源因其高離子亮度和易于操作的特點而更為成功，為現(xiàn)代基于Ga LMIS的FIB系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

FIB技術(shù)的應(yīng)用

FIB技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括注入、銑削、表面化學(xué)、光刻、材料微區(qū)分析和掃描離子顯微鏡等。1987年，J. Melngailis發(fā)表了一篇關(guān)于FIB應(yīng)用的詳細(xì)綜述，指出了FIB技術(shù)在多個領(lǐng)域的潛力。

FIB儀器的市場導(dǎo)向發(fā)展

FIB技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)的應(yīng)用顯示出巨大潛力，推動了用于研究和工業(yè)應(yīng)用的儀器設(shè)備的發(fā)展。許多重要的貢獻(xiàn)是在與大學(xué)實驗室密切相關(guān)的私營公司中完成的。在1990年代，這些公司經(jīng)歷了顯著的增長，引入了新型的工業(yè)和研究設(shè)備。參與這一領(lǐng)域研究和開發(fā)的公司包括FEI、JEOL、Orsay-Physics等。

結(jié)論

FIB技術(shù)的發(fā)展歷史約有半個多世紀(jì)，從最初的離子簇推進(jìn)實驗到現(xiàn)代LMIS源、離子柱設(shè)計的分辨率持續(xù)提高，以及在雙束機器中離子束與電子束的結(jié)合，F(xiàn)IB的應(yīng)用領(lǐng)域已大幅擴展，成為納米技術(shù)的主要領(lǐng)域之一。