新一代高精度低温铯离子源FIB系统
| 运用曾获诺贝尔奖的激光冷却技术，zeroK Nanotech公司于2020年推出了基于低温铯离子源（Cs+LoTIS）的新一代高性能聚焦离子束系统——FIB: ZERO（Cs+LoTIS）和相应的离子源升配件——FIB：RETRO。zeroK Nanotech公司采用的低温技术可以减少离子束中的随机运动，从而使FIB：ZERO中的离子束斑与传统离子源产生的束斑相比具有更高的亮度，更小的尺寸和更低的能量散失。同时，还可以产生更多的二次离子，获得更清晰的成像。 一系列测试表明，新一代的FIB: ZERO（Cs+LoTIS）与传统的液态金属镓离子源(Ga+LMIS) FIB 系统相比拥有更高的微纳加工精度，更清晰的成像对比度和景深。其加工速度与传统FIB基本一致，在低离子束流能量条件下有着更优异的表现。与氦（He+），氖（Ne+）离子源FIB相比，FIB: ZERO拥有高一个数量的加工速度和对样品更少的加工损伤。 |
应用领域
◎ 纳米精细加工
◎ 芯片线路修改和失效分析
◎ 微纳机电器件制备
◎ 材料微损伤磨削加工
◎ 微损伤透射电镜制样
设备特点
更高的亮度：低温Cs+离子使FIB: ZERO（Cs+LoTIS）与传统FIB (Ga+LMIS)相比具有更高的亮度，配合其全新的高对比度大景深成像系统，对样品的观察范围更大、更清晰。
更小的离子束斑尺寸：FIB: ZERO（Cs+LoTIS）系统至小分辨率可达2 nm，提供了比传统的FIB (Ga+LMIS)更高的加工精度。
更小的能量散失：可达10 nA以上的离子束电流，保证了低能量离子束条件下的优 秀表现。
设备型号
FIB:ZERO聚焦离子束
采用Cs+低温离子源（LoTIS）的聚焦离子束 FIB：ZERO系统以较低的束能量提供较小的聚焦点尺寸，并提供多种束电流。它是当今基于Ga+，He+或Ne+的FIB的下一代替代产品。
FIB:ZERO是采用新型高性能Cs+离子源的聚焦离子束系统。与 Ga+系统相比，即使在较低的光束能量下，它也可以提供更好的分辨率。与He+或Ne+系统相比，它的铣削速率高一个数量，并且减少了样品损伤。FIB:ZERO还可提供可更高的对比和更高的二次离子产率。 FIB:ZERO应用领域： ◎ 高分辨率溅射 ◎ 二次电子或离子成像 ◎ 气体驱动的沉积和去除 ◎ 电路编辑 FIB:ZERO主要参数 ◎ Cs+离子束在10 keV下具有2 nm分辨率 ◎ 1 pA至10+ nA束电流 ◎ 2 keV至18 keV的束能量 ◎ 兼容大多数附件 |
动态SIMS
与同类产品相比，采用Cs+低温离子源（LoTIS） 的SIMS：ZERO聚焦电子束SIMS平台，可向同一个点提供100倍的电流，从而能够以更高的分辨率分析更大的样本。
SIMS：ZERO产品特点：
◎ 具有纳米分辨率的Cs +离子束
◎ 10+ nA束电流（Cs +）
◎ 功能齐全的FIB系统
◎ 至高分辨率的SIMS
SIMS：ZERO技术优势：
◎ 无需薄片即可获得类似EDX的光谱
◎ 收集SIMS数据的速度提高100倍
◎ 控制SIMS的纳米加工过程
测试数据
微纳加工对比
加工均匀性对比
左图为用FIB (Ga+LMIS)系统从硅基底上去除150nm厚金膜的结果，右侧为ZeroK nanotech的FIB: ZERO （Cs+LoTIS）在相同时间内去除金膜的结果。
加工精度对比
左侧图为Ga+离子源FIB加工结果, 右侧图为ZeroK Nanotech FIB: ZERO在相同时间内加工的结果。
加工速度对比
在10 kV下 Cs+离子束磨削速度比30kV下的Ga+离子束慢15%，比10kV下的Ne+离子束的磨削速度高90%。
加工损伤范围对比
SRIM（The Stop and Range of Ions in Matter）模拟离子束在加工硅的过程中对材料的影响范围，图从左至右分别为Ne+10KV, Ga+30KV, Cs+10KV。从图可以看出，Cs+离子源对被加工材料的损伤范围小。
成像效果对比
景深成像对比
左图为Ga+离子源FIB系统对120μm高的样品成像结果，右图为ZeroK Nanotech FIB：ZERO对同一样品的成像结果。
成像对比度比较
左图为Ga+离子源FIB对GaAs/AlGaAs/GaAs层状结构的成像结果，右图为ZeroK Nanotech FIB：ZERO对同一样品的成像结果。
成像清晰度比较
左图为Ga+离子源FIB系统对芯片横截面的成像结果，右图为ZeroK Nanotech FIB：ZERO对同一截面的成像结果。
发表文章
1. Steele, A. V., A. Schwarzkopf, J. J. McClelland and B. Knuffman (2017). "High-brightness Cs focused ion beam from a cold-atomic-beam ion source." Nano Futures 1: 015005.
2. Knuffman, B., A. V. Steele and J. J. Mcclelland (2013). "Cold atomic beam ion source for focused ion beam applications." Journal of Applied Physics 114(4): 191.
用户单位
TU Kaiserslautern
