聚焦离子双束显微镜（FIB-SEM) 发布时间：2019-12-09
一、设备型号
四台FIB-SEM，分别是Zeiss Auriga Compact FIB-SEM、FEI Helios Nanolab 450S、FEI Scios2，及国仪量子DB500。
先进的X-Max大面积晶体电制冷能谱探头，提供轻元素分辨率, 并给出测试条件≤127eV (Mn Ka 20,000cps) 元素范围：Be4-Pu94 Si晶体, 20mm2活区。
二、原理
聚焦离子束(Focused Ion Beam，FIB)与扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)耦合成为FIB-SEM双束系统后，通过结合相应的气体沉积装置，纳米操纵仪，各种探测器及可控的样品台等附件成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的分析仪器。其应用范围也已经从半导体行业拓展至材料科学、生命科学和地质学等众多领域。
三、技术参数
金鉴实验室蔡司Zeiss Auriga Compact FIB-SEM技术参数：
AURIGA Compact 主机台 | FESEM | FIB |
分辨率 |
0.9nm at 30kV 1.2nm at 15kV and optimum WD 2.5nm at 1kV and optimum WD
| 5nm(30kV,1pA) |
放大倍率 | 12x-1000kx | 600x-500kx |
束流 | 4pA-100nA | 1pA-20nA |
加速电压 | 0.1-30kV | 1-30kV |
电子枪 | 肖特基热场发射型 | Ga液态金属离子源(LMIS) |
金鉴实验室FEI Helios Nanolab 450S 特点：
用FIB切割样品，然后用SEM对缺陷进行定位和成像。
使用FIB可以切一样品薄片厚度（30-50nm），取出以后，然后用带有EDS/EELS探测器的TEM/STEM对其成像同时测量其化学性质。
Helios NanoLab 450S是高通量、高分辨率TEM制样、成像和分析的理想选择。
其独有的可翻转样品台和原位STEM探测器可以在几秒钟内从制样模式翻转到样品成像模式，且无需破真空或将样品暴露在环境中。
金鉴实验室FEI Helios Nanolab 450S FIB-SEM技术参数：
金鉴实验室FEI Scios2特点：
超高分辨率聚焦离子束扫描电子显微镜，可进行高质量样品制备和3D表征。通过将Scios 2 DualBeam的最新技术创新与可选配的、易使用的、全面的 Thermo Scientific AutoTEM 4软件以及赛默飞世尔科技的应用专业知识相结合，可快速方便地制备用于多种材料的现场指定高分辨率 S/TEM样品。
金鉴实验室FEI Scios2 FIB-SEM技术参数：
电子束分辨率，最佳工作距离
• 在 30 keV (STEM) 下，为 0.7 nm
• 在 1 keV 下，为 1.4 nm
• 1 keV 时为 1.2 nm，配备电子束减速*
电子束参数空间
• 电子束电流范围 ：1 pA - 400 nA
• 实际着陆能量范围 ：20* eV - 30 keV
• 加速电压范围 ：200 V - 30 kV
灵活的5轴电动载物台
• XY 范围 ：110 mm
• Z 范围 ：65 mm
• 旋转 ：360˚（无穷）
• 倾斜范围 ：-15˚ 至 +90˚
• XY 重复性 ：3 μm
金鉴实验室DB500特点：
DB500拥有自主设计的热场发射电子镜筒和“承影”离子镜筒，是一款全能的纳米分析和制样工具。工艺升级的电子镜筒采用高压隧道技术与低像差无漏磁物设计，提升低电压成像性能，最高分辨率可达0.9nm@15KV,保证纳米分析能力。
金鉴实验室DB500 FIB-SEM技术参数：
离子光学系统
• 离子源：液态Ga离子源；
• 分辨率：≤3nm@30kV
• 探针电流：1 pA~65nA；
• 加速电压: 500 V~30KV;
• 离子源寿命：1000h
电子光学系统
• 电子枪：肖特基场发射电子枪
• 分辨率：0.9nm@15kV,1.6nm@1.0kV
• 加速电压范围：20V~30kV
• 束流大小：1pA~20nA；
• 放大倍数范围：1x~2,500.000x（1~16x为光学放大）
• 电磁复合透镜：高压管末端减速电场与极靴磁场复合，降低物镜像差系数，提升分辨能力
• 水冷恒温物镜：有效的电镜散热技术，保证扫描图像的稳定性，降低图像温漂现象
• 高压加速管：镜筒中由高压管保持正电势，使电子在镜筒内保持高速运动，提升低电压分辨能力
• 物镜光阑：6孔可调，可实现电偏转切换，无需手动调节
• 重合点工作距离：≤4mm
真空系统
• 涡轮分子泵1台
• 机械泵1台
• 离子泵4台
• 真空控制：全自动，具有真空互锁功能，有效避免误操作
样品仓及样品台
• 扩展接口≥24个，可安装多种附件
• 样品台：5轴全自动样品台。全真空电机驱动
• 样品台行程：X≥110，Y≥110， Z≥65，T：-10°~70°，R：360°连续可调
• 样品仓容积：宽≥380mm，高≥290mm，深≥330mm
四、聚焦离子束技术（FIB）注意事项：
（1）样品大小5×5×1cm，当样品过大需切割取样；
（2）样品需导电，不导电样品必须能喷金增加导电性；
（3）切割深度必须小于10微米。
五、金鉴实验室FIB-SEM技术及应用：
为方便客户对材料进行深入的失效分析及研究，金鉴实验室现推出Dual Beam FIB-SEM业务，并介绍Dual Beam FIB-SEM在材料科学领域的一些典型应用，包括透射电镜( TEM)样品制备，材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。
1.一般的tem制样就成主要包括
1.1 粗挖
利用较束流（一般选用30na）挖到目标区域两侧
1.2 细挖
利用较小束流（一般选用3na）把薄片修至1-1.5nm
1.3 U-CUT
0°在I-beam上把样品的底部和侧面剪断
1.4 提样
使用纳米手将薄片提出并焊接到Grid上
1.5 剪薄
使用30Kv 0.5na-10pa之间的小束流两侧均匀剪薄
1.6 清洗
对样品进行不定型层的清洗，清除不定型层
2.材料微观截面截取与观察
SEM仅能观察材料表面信息，聚焦离子束的加入可以对材料纵向加工观察材料内部形貌，通过对膜层内部厚度监控以及对缺陷失效分析改善产品工艺，从根部解决产品失效问题。
（1）FIB切割键合线
利用FIB对键合线进行截面制样，不仅可以观察到截面晶格形貌，还可掌控镀层结构与厚度。
（2）FIB切割芯片金道
金鉴实验室FIB-SEM产品工艺异常或调整后通过FIB获取膜层剖面对各膜层检查以及厚度的测量检测工艺稳定性。
（3）FIB切割支架镀层
利用FIB切割支架镀层，避免了传统切片模式导致的金属延展、碎屑填充、厚度偏差大的弊端，高分辨率的电镜下，镀层晶格形貌、内部缺陷一览无遗。
FIB-SEM扫描电镜下观察支架镀层截面形貌，镀层界限明显、结构及晶格形貌清晰，尺寸测量准确。此款支架在常规镀镍层上方镀铜，普通制样方法极其容易忽略此层结构，轻则造成判断失误，重则造成责任纠纷，经济损失！
FIB-SEM扫描电镜下观察支架镀层截面形貌。此款支架在镀铜层下方镀有约30纳米的镍层，在FIB-SEM下依然清晰可测！内部结构、基材或镀层的晶格、镀层缺陷清晰明了，给客户和供应商解决争论焦点，减少复测次数与支出。
（4）FIB其他领域定点、图形化切割
3. 诱导沉积材料
利用电子束或离子束将金属有机气体化合物分解，从而可在样品的特定区域进行材料沉积。本系统沉积的材料为Pt，沉积的图形有点阵，直线等，利用系统沉积金属材料的功能，可对器件电路进行相应的修改，更改电路功能。
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