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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 3D322

二、聚焦离子束-电子束设备NovaTM 600 NanoLab325

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-2100340

三、日本JEOL公司的多束形加工设备JEM-9310FIB系统341

参考文献344