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第一章　聚焦离子束技术概论 1

第一节　集成电路制造中的三束技术 1

一、电子束技术 1

二、光子束技术 2

三、离子束技术 3

第二节　聚焦离子束技术 7

一、常规离子束加工与聚焦离子束加工 8

二、聚焦离子束技术的发展历史 10

三、聚焦离子束系统的分类 12

第三节　聚焦离子束系统组成 15

一、离子源 15

二、离子光学柱 16

三、束描画系统 18

四、X-Y工件台 19

五、信号采集处理单元 20

参考文献 22

第二章　聚焦离子束与固体材料表面的相互作用 24

第一节　聚焦离子束与固体材料表面的相互作用 24

第二节　离子在固体中的能量损失和射程 25

一、核损失（nuclear losses） 26

二、电子损失（electronic losses） 30

三、电荷交换能量损失 31

四、离子在固体材料中的射程 31

五、沟道效应 32

第三节　聚焦离子束的主要功能 33

一、离子注入 33

二、离子溅射 35

三、材料的化学变化 36

四、离子诱导沉积 36

五、表层损伤 36

六、二次电子、二次离子发射 37

参考文献 37

第三章　聚焦离子源 39

第一节　聚焦离子源概述 39

第二节　几种聚焦离子源的结构及工作原理 40

一、双等离子体离子源 40

二、液态金属离子源（LMIS） 41

三、气态场发射离子源（GFIS） 44

第三节　液态金属离子源 46

一、液态金属离子源的工作机理 46

二、液态金属离子源的主要性能指标 56

三、液态金属离子源发射尖制备的基本工艺要求及原理 58

四、液态金属离子源的结构形式、挂金属工艺及测试 60

第四节　液态金属离子源发射系统的仿真分析 66

一、液态金属离子源发射系统的电场计算 66

二、用Monte Carlo法模拟计算液态金属离子源的发射特性 74

第五节　典型液态金属离子源介绍 81

一、镓液态金属离子源 81

二、海绵体电极型液态金属离子源 84

三、液态合金离子源 87

第六节　液态金属离子源测试与实验装置 90

一、液态金属离子源发射尖自动腐蚀设备的开发研制 90

二、液态金属离子源结构 94

三、DL-01型液态金属离子源测试实验 95

参考文献 97

第四章　聚焦离子束装置中的离子光学系统 101

第一节　概论 101

第二节　轴旋转对称离子光学系统 102

一、轴旋转对称静电场和静磁场的分析研究 102

二、离子在静场中的运动 108

三、电子透镜 110

四、像差理论与分析 125

第三节　非轴旋转对称离子光学系统 137

一、均匀电磁场系统 137

二、电磁多极系统 149

第四节　离子光学系统的参数求解方法 156

一、电磁场的求解方法 156

二、离子轨迹的求解方法 163

三、光学参量的计算 164

四、像差系数的计算 165

第五节　聚焦离子光学系统的优化设计 169

一、设计原则 169

二、离子光学优化算法 170

三、离子束系统设计实例 175

第六节　聚焦离子束光柱体的性能评估 185

一、几何像差平方求和法 186

二、束流密度分布积分法 186

三、光学传递函数法 187

参考文献 193

第五章　图形发生器与束闸 195

第一节　图形发生器概述 195

一、图形发生器的种类 195

二、图形发生器的功能 196

三、商品型图形发生器 197

第二节　DY-2000通用图形发生器的硬件组成 202

一、主控制器硬件结构 202

二、数模转换器结构 203

三、离子束曝光过程实时显示单元 204

第三节　DY-2000通用图形发生器的软件系统 205

一、软件总体结构 206

二、数据流动 206

三、主要功能模块介绍 206

第四节　束闸及驱动器 211

一、束闸的设计要求 212

二、束闸的设计计算 212

三、FIB束闸的设计实例 213

四、束闸驱动器的设计 213

参考文献 214

第六章　精密工件台及其控制 216

第一节　概述 216

一、精密工件台在聚焦离子束加工系统中的作用 216

二、FIB常用工件台 216

三、激光定位精密工件台的构成 219

第二节　激光与激光干涉仪测量原理 221

一、激光的特性 221

二、激光的产生 225

三、氦氖激光器的工作原理 226

四、氦氖激光器的稳频方法 228

五、两种激光干涉仪的构成 230

第三节　激光定位精密工件台的主要指标与结构 234

一、主要技术指标 234

二、工件台结构组成 235

三、工件台主体的结构 236

四、片库与传输片机械手 239

五、真空箱体和隔振基础 241

第四节　激光定位精密工件台的控制系统 243

一、Agilent 5527激光干涉测量仪系统组成 244

二、工件台X、Y控制系统 245

三、工件表面高度检测系统 247

四、自动传输片系统 248

五、主控计算机接口 248

六、系统软件设计 250

第五节　工件台的位置误差分析 250

一、工件台位置测量误差 251

二、工件台位置修正误差 253

参考文献 254

第七章　聚焦离子束的应用 256

第一节　聚焦离子束（FIB）无掩模离子注入 256

一、常规离子注入与FIB离子注入 256

二、常规离子注入技术 256

三、FIB离子注入技术 259

四、FIB离子注入技术的优缺点 262

第二节　聚焦离子束溅射刻蚀加工（FIB铣削） 263

一、溅射产额与影响产额的主要因素 263

二、FIB辅助气体刻蚀（GAE） 269

三、集成电路器件剖面制作 270

四、TEM试样制备 273

五、特种器件和MEMS器件制作 275

第三节　FIB诱导沉积的应用 277

一、FIB诱导沉积原理 277

二、FIB诱导沉积产额 279

三、掩模版修理 281

四、集成电路分析与修理 284

五、MEMS结构制作 285

第四节　离子束曝光 287

一、离子束曝光的分类 287

二、离子束曝光的特点 287

三、掩模离子束曝光 291

四、投影离子束曝光 295

五、扫描离子束曝光 301

六、小结 303

第五节　扫描离子显微镜和二次离子质谱仪 303

一、扫描离子显微镜（SIM） 304

二、FIB/SIMS系统 306

参考文献 314

第八章　国外先进的聚焦离子束装置 317

第一节　IOG 25液态金属离子光学柱 318

一、主要组成部分 319

二、系统性能指标 320

三、可扩展性 321

第二节　FIB-SEM双束设备 322

一、聚焦离子束-电子束设备QuantaTM 200 3D 322

二、聚焦离子束-电子束设备NovaTM 600 NanoLab 325

第三节 日本精工电子纳米科技有限公司的“三束”显微镜 329

一、“三束”显微镜的工作原理 329

二、SMI 3000TB系列的性能指标 330

三、SMI 3000TB系列的典型应用 332

第四节　离子束聚焦投影设备 332

一、PROFIB原理 333

二、PROFIB的性能及典型应用 334

第五节　其他常用的聚焦离子束设备 336

一、ZEISS国际公司的同步双束显微镜（FIB-SEM）CrossBeam？系列 336

二、日立公司快速精确制备样品的FB-2100 340

三、日本JEOL公司的多束形加工设备JEM-9310FIB系统 341

参考文献 344