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聚焦离子束显微镜FIB可实现纳米加工 行业技术还在不断进步
聚焦离子束显微镜(FIB),是用于材料科学领域的分析仪器,是利用电透镜聚焦极小尺寸离子束轰击材料表面的技术,除了可以实现成像功能外,还可以实现材料的切割、蚀刻、沉积、剥离、离子注入等功能。
根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年聚焦离子束显微镜(FIB)行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,进入21世纪,纳米科技已经成为前沿科学技术,随着制造业技术不断升级,纳米加工在制造业中的应用比例不断攀升。聚焦离子束显微镜是实现纳米加工的代表性技术,现阶段尚未有其他技术可以对其形成替代,地位重要性日益突出。在工业加工技术纳米化发展的背景下,聚焦离子束显微镜应用范围不断拓宽,其主要应用领域集中在集成电路、半导体、电子、新材料等产业中。
聚焦离子束显微镜主要由离子源、电透镜、二次粒子探测器、真空系统等构成。一般情况下,聚焦离子束显微镜的离子源主要采用金属镓(Ga),镓元素具有熔点低、蒸气压低、抗氧化性好的优点,此外也有采用氦(He)、氖(Ne)等元素。离子源产生离子束经强电流加速后,作用于材料表面,可实现原子剥离、薄膜沉积、材料蚀刻等,以完成材料加工。
现阶段,聚焦离子束显微镜的商用机型主要包括单束FIB、双束FIB两大类。单束FIB是仅拥有聚焦离子束技术的显微镜,双束FIB是指同时拥有聚焦离子束、扫描电子技术的显微镜,即聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)。FIB-SEM是将聚焦离子束显微镜与扫描电子显微镜(SEM)两者相结合的产物,将二者的优势互补,具有分辨率高、超微细加工能力强的优点。
20世纪70年代,聚焦离子束显微镜进入应用阶段,此前较长一段时间内一直处于研究阶段。发展至今,全球范围内聚焦离子束显微镜生产商主要有美国赛默飞世尔(Thermo Fisher)、德国卡尔•蔡司(Carl Zeiss AG)、德国Raith、捷克泰思肯(Tescan)、日本日立(Hitachi)等,其中,赛默飞世尔、卡尔•蔡司是全球领先的聚焦离子束显微镜生产商。
新思界行业分析人士表示,我国在仪器仪表领域研究起步较晚,较多细分领域核心竞争力不足,市场主要被国外企业所占据,在聚焦离子束显微镜方面,我国企业高端生产力较弱。为满足超微细加工需求,我国市场对聚焦离子束显微镜的性能要求不断提升,聚焦离子束显微镜研发及生产技术还在不断升级。由此来看,未来我国聚焦离子束显微镜行业发展面临较大的技术挑战。
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