Odaklanmış iyon demeti (FIB), malzeme biliminde yerel analiz
için yaygın olarak kullanılan yöneltilmiş iyon akısıdır; püskürtülerek malzemelerin
şekillendirilmesidir. Odaklanmış iyon demeti, özellikle yarıiletken
endüstrisinde, malzeme bilimlerinde ve biyolojik alanda giderek spesifik
analiz, biriktirme ve malzemelerin ablasyonu için kullanılan bir tekniktir.
FIB sistemi, taramalı elektron mikroskopa (SEM) benzeyen bilimsel
bir enstrümandır. Bununla birlikte, SEM numuneyi görüntülemek için odaklanmış
bir elektron demeti kullanırken, bir FIB odaklanmış iyon demeti kullanır. FIB
hem elektron hem de iyon demeti sütunlarına sahip bir sisteme dahil edilebilir;
bu özelliğiyle demetlerden herhangi biriyle araştırmaya izin verir. FIB
doğrudan yazma litografisi için odaklanmış iyon demetinin kullanılması ile
karıştırılmamalıdır (örneğin, proton demeti yazımı gibi). Bunlar genellikle
malzemenin diğer mekanizmalar tarafından değiştirildiği oldukça farklı
sistemlerdir.
Şekil (a): Galyum (Ga+) birincil iyon demeti
numune yüzeyine çarpıp, ikincil iyonlar (i+ veya i-) veya
nötr atomlar (n0) bırakan az miktarda malzeme püskürtür. Birincil demet
de ikincil elektronları (e-) üretir. Birincil ışın numune yüzeyinde
rastgele olduğunda, püskürtülmüş iyonlardan veya ikincil elektronlardan gelen
sinyal bir görüntü oluşturmak üzere toplanır.
Şekil (b): FIB işleme, özellikleri en az 20 nm yapma
yeteneğiyle en yüksek çözünürlüğü sunar, ancak çok yavaştır. FIB'de, bir sıvı
metal iyon kaynağından gelen bir galyum iyon demeti hızlandırılır, filtrelenir
ve 5-8 nm'lik bir nokta boyutu vermek için elektromagnetik merceklerle
odaklanır. Demet yüzey boyunca izlenir, yüksek vakum altında bir odacıkta tutulur.
Yüksek enerjili iyonlar, yuvaların ve kanalların basitçe kesilmesine veya daha
karmaşık 3 boyutlu şekillerin oluşturulmasına olanak tanıyan yüzeydeki atomları
patlatır. İkincil elektronlar, galyum iyonları yüzey atomları yer
değiştirdiğinde yayılır. Bunlar, yüzeyin görüntülenmesi, prosesin gözlemlenmesi
ve denetlenmesi gibi işlemler için kullanılabilir.
Şekil: (a) FIB prensibi, (b) odaklanmış iyon demeti (FIB) işleme
