聚焦離子束顯微鏡(FIB),是用于材料科學領域的分析儀器,是利用電透鏡聚焦極小尺寸離子束轟擊材料表面的技術,除了可以實現成像功能外,還可以實現材料的切割、蝕刻、沉積、剝離、離子注入等功能。
根據新思界產業研究中心發布的
《2021-2025年聚焦離子束顯微鏡(FIB)行業深度市場調研及投資策略建議報告》顯示,進入21世紀,納米科技已經成為前沿科學技術,隨著制造業技術不斷升級,納米加工在制造業中的應用比例不斷攀升。聚焦離子束顯微鏡是實現納米加工的代表性技術,現階段尚未有其他技術可以對其形成替代,地位重要性日益突出。在工業加工技術納米化發展的背景下,聚焦離子束顯微鏡應用范圍不斷拓寬,其主要應用領域集中在集成電路、半導體、電子、新材料等產業中。
聚焦離子束顯微鏡主要由離子源、電透鏡、二次粒子探測器、真空系統等構成。一般情況下,聚焦離子束顯微鏡的離子源主要采用金屬鎵(Ga),鎵元素具有熔點低、蒸氣壓低、抗氧化性好的優點,此外也有采用氦(He)、氖(Ne)等元素。離子源產生離子束經強電流加速后,作用于材料表面,可實現原子剝離、薄膜沉積、材料蝕刻等,以完成材料加工。
現階段,聚焦離子束顯微鏡的商用機型主要包括單束FIB、雙束FIB兩大類。單束FIB是僅擁有聚焦離子束技術的顯微鏡,雙束FIB是指同時擁有聚焦離子束、掃描電子技術的顯微鏡,即聚焦離子束掃描電子顯微鏡(FIB-SEM)。FIB-SEM是將聚焦離子束顯微鏡與掃描電子顯微鏡(SEM)兩者相結合的產物,將二者的優勢互補,具有分辨率高、超微細加工能力強的優點。
20世紀70年代,聚焦離子束顯微鏡進入應用階段,此前較長一段時間內一直處于研究階段。發展至今,全球范圍內聚焦離子束顯微鏡生產商主要有美國賽默飛世爾(Thermo Fisher)、德國卡爾•蔡司(Carl Zeiss AG)、德國Raith、捷克泰思肯(Tescan)、日本日立(Hitachi)等,其中,賽默飛世爾、卡爾•蔡司是全球領先的聚焦離子束顯微鏡生產商。
新思界
行業分析人士表示,我國在儀器儀表領域研究起步較晚,較多細分領域核心競爭力不足,市場主要被國外企業所占據,在聚焦離子束顯微鏡方面,我國企業高端生產力較弱。為滿足超微細加工需求,我國市場對聚焦離子束顯微鏡的性能要求不斷提升,聚焦離子束顯微鏡研發及生產技術還在不斷升級。由此來看,未來我國聚焦離子束顯微鏡行業發展面臨較大的技術挑戰。