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）系統代表了微納加工技術的前沿，它巧妙地融合了單束FIB和SEM的優勢，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行高分辨率的成像，還能執行精準的材料加工操作。

系統架構

1. 離子發射器：生成正電荷離子流。

2. 離子光學系統：利用靜電透鏡和偏轉元件對離子流進行精確聚焦和導向。

3. 掃描控制系統：精確控制離子流在樣品表面的掃描軌跡。

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

5. 樣品操作臺：穩定支撐樣品，并進行精確的位置調整，以實現精確的加工。

操作機制

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，從而達到材料去除的效果。同時，由這一過程產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行成分分析。

設備配置與操作模式

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，也能進行離子束加工。通過調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，以適應不同的實驗要求。

離子束顯微鏡的典型構造

液態金屬離子源：產生高能離子流。

預聚焦和聚焦電極：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：進一步增強離子流的聚焦精度。

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生的信號。

可動樣品臺：精確定位樣品。

真空系統：保持設備內部的高真空狀態，確保離子流的質量和樣品的清潔。

防振和防磁設備：保證設備的穩定性。

控制電路和計算機系統：管理整個設備的操作。

應用范圍

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刻蝕技術精確切割樣品，觀察其截面特征。

3. 芯片修復與線路編輯：對集成電路進行修改和優化。

4. 微納結構制造：直接在樣品上刻畫或沉積微納米級結構。

5. 三維結構分析：通過逐層切割和成像，重建樣品的三維結構。

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：修復光刻掩膜版的缺陷，提高光刻質量。

樣品制備技術

雙束FIB-SEM系統能夠處理多種材料，包括但不限于半導體薄膜、器件、金屬、電池材料、二維材料、地質和陶瓷材料。每種材料的制備技術都需要根據材料的特性和實驗目的進行定制。