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聚焦离子束的工作原理

AIA盟aG暗影神6 2018-11-30 07:22:54 295  浏览
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聚焦离子束的工作原理
 
2018-11-30 07:22:54 295 0
聚焦离子束(FIB)技术介绍
聚焦离子束(FIB)技术应用

1.IC芯片电路修改 2.Cross-Section 截面分析 3.Probing Pad 4.FIB透射电镜样品制备 5.材料鉴定

1.引言        随着纳米科技的发展,纳米尺度制造业发展迅速,而纳米加工就是纳米制造业的核心部分,纳米加工的代表性方法就是聚焦离子束。近年来发展起来的聚焦离子束(FIB)技术利用高强度聚焦离子束对材料进行纳米加工,配合扫描电镜(SEM)等高倍数电子显微镜实时观察,成为了纳米级分析、制造的主要方法。目前已广泛应用于半导体集成电路修改、切割和故障分析等。 2.原理        聚焦离子束(ed Ion beam, FIB)的系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器,目前商用系统的离子束为液相金属离子源(Liquid Metal Ion Source,LMIS),金属材质为镓(Gallium, Ga),因为镓元素具有低熔点、低蒸气压、及良好的抗氧化力;典型的离子束显微镜包括液相金属离子源、电透镜、扫描电极、二次粒子侦测器、5-6轴向移动的试片基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电子控制面板、和计算机等硬设备,外加电场于液相金属离子源,可使液态镓形成细小,再加上负电场(Extractor) 牵引的镓,而导出镓离子束,在一般工作电压下,电流密度约为1埃10-8 Amp/cm2,以电透镜聚焦,经过一连串变化孔径 (Automatic Variable Aperture, AVA)可决定离子束的大小,再经过二次聚焦至试片表面,利用物理碰撞来达到切割之目的,结构示意图如下图:

3.应用        聚焦离子束系统除了具有电子成像功能外,由于离子具有较大的质量,经过加速聚焦后还可对材料和器件进行蚀刻、沉积、离子注入等加工。 3.1  离子束成像        聚焦离子束轰击样品表面,激发二次电子、中性原子、二次离子和光子等,收集这些信号,经处理显示样品的表面形貌。目前聚焦离子束系统成像分辨率已达到5nm,比扫描电镜稍低,但成像具有更真实反映材料表层详细形貌的优点。 3.2  离子束蚀刻        高能聚焦离子束轰击样品时,其动能会传递给样品中的原子分子,产生溅射效应,从而达到不断蚀刻,即切割样品的效果。其切割定位精度能达到5nm级别,具有超高的切割精度。

  使用高能了离子束将不活泼的卤化物气体分子变为活性原子、离子和自由基,这些活性基团与样品材料发生化学反应后的产物是挥发性,当脱离样品表面时立刻被真空系统抽走。这些腐蚀气体本身不与样品材料发生作用,由由离子束将其离解后,才具有活性,这样便可以对样品表面实施选择性蚀刻。在集成电路修改方面有着重要应用。 3.3  离子束沉积薄膜        利用离子束的能量激发化学反应来沉积金属材料和非金属材料。通过气体注入系统将一些金属有机物气体喷涂在样品上需要沉积的区域,当离子束聚焦在该区域时,离子束能量使有机物发生分解,分解后的金属固体成分被沉积下来,而挥发性有机物成分被真空系统抽走。

3.4  离子注入        聚焦离子束的一个重要应用时可以无掩模注入离子。掩模注入是半导体领域的一项基本操作技术,利用聚焦离子束技术的精确定位和控制能力,就可以不用掩模板,直接在半导体材料和器件上特定的点或者区域进行离子注入,精确控制注入的深度和广度。 3.5 透射电镜样品制备        透射电镜的样品限制条件是透射电镜应用的一大难题,通常透射电镜的样品厚度需控制在0.1微米以下。传统方法是通过手工研磨和离子溅射减薄来制样,不但费时而且还无法精确定位。聚焦离子束在制作透射电镜样品时,不但能精确定位,还能做到不污染和损伤样品。

  4.聚焦离子束的发展        聚焦离子束现已发展成与SEM等设备联用。FIB-SEM双系统可以在高分辨率扫描电镜显微图像监控下发挥聚焦离子束的超微细加工能力。 在FIB-SEM双束系统中,聚焦离子束和电子束优势互补。离子束成型衬度大,但存在损伤样品和分辨率低的缺点,电子束激发的二次电子成像分辨率高、对样品损伤小,但衬度较低,两者组合可获得更清晰准确的样品表面信息。 5.小结        本文简单介绍了聚焦离子束(FIB)的基本原理、结构和应用。它的精确定位、显微观察和精细加工能力在电子领域有着重要应用。目前5nm的加工精度、无污染和不损伤样品在样品加工方面存在这巨大优势,是其他样品制备设备无法达到的水平。


2019-08-15 16:06:03 949 0
微信聚焦离子束测试交流群

聚焦离子束FIB测试交流群

FIB含义:

聚焦离子束(Focused Ion beam简写FIB)是将离子源(大多数FIB都用Ga,也有设备具有He和Ne离子源)产生的离子束经过离子枪加速,聚焦后作用于样品表面。作用:

1.产生二次电子信号取得电子像.此功能与SEM(扫描电子显微镜)相似

2.用强电流离子束对表面原子进行剥离,以完成微、纳米级表面形貌加工。

3.通常是以物理溅射的方式搭配化学气体反应,有选择性的剥除金属,氧化硅层或沉积金属层。

 

FIB应用:

FIB技术的在芯片设计及加工过程中的应用介绍:

1.芯片IC电路修改,切线连线。

用FIB对芯片电路进行物理修改可使芯片设计者对芯片问题处作针对性的测试,以便更快更准确的验证设计方案。 若芯片部份区域有问题,可通过FIB对此区域隔离或改正此区域功能,以便找到问题的症结。

FIB还能在Z终产品量产之前提供部分样片和工程片,利用这些样片能加速终端产品的上市时间。利用FIB修改芯片可以减少不成功的设计方案修改次数,缩短研发时间和周期。

2.Cross-Section 截面分析

用FIB在IC芯片特定位置作截面断层,以便观测材料的截面结构与材质,定点分析芯片结构缺陷。

3.Probing Pad

在复杂IC线路中任意位置引出测试点, 以便进一步使用探针台(Probe- station) 或 E-beam 直接观测IC内部信号。

4.FIB透射电镜样品制备

这一技术的特点是从纳米或微米尺度的试样中直接切取可供透射电镜或高分辨电镜研究的薄膜。试样可以为IC芯片、纳米材料、颗粒或表面改性后的包覆颗粒,对于纤维状试样,既可以切取横切面薄膜也可以切取纵切面薄膜。对含有界面的试样或纳米多层膜,该技术可以制备研究界面结构的透射电镜试样。技术的另一重要特点是对原始组织损伤很小。

5.材料鉴定

材料中每一个晶向的排列方向不同,可以利用遂穿对比图像进行晶界或晶粒大小分布的分析。另外,也可加装EDS或SIMS进行元素组成分析。

 

FIB第三方服务:

由于FIB价格昂贵,中小企业很难拥有自己的设备,不过现在市面上有很多设备可以提供对外服务,北京西二旗国软检测有带电镜和能谱功能的FIB,可以做切点观察,切线连线,表面观察,成分分析等。

延伸阅读:实验室介绍

北京软件产品质量检测检验ZX(简称:北软检测)成立于2002 年7月,是经北京市编办批准,由北京市科学技术委员会和北京市质量技术监督局联合成立的事业单位。2004年1月,国家质量监督检验检疫总局批准在北软检测基础上筹建国家应用软件产品质量监督检验ZX(简称:国软检测),2004年10月国软检测通过验收并正式获得授权,成为我国第,一个国     ,  家     ,级的软件产品质量监督检验机构。

 

     ZX依据国际标准 ISO/IEC 17025:2005《检测和校准实验室能力认可准则》和ISO 9001:2015《质量管理体系要求》建立了严谨的质量体系,拥有一  ,     流的软件测试平台,2600平方米的测试场地,1000多台套的测试设备和上百人的专业测试工程师队伍。目前具有资质认定计量认证(CMA)、资质认定授权证书(CAL)、实验室认可证书(CNAS)、检验机构认可证书(CNAS)、信息安全风险评估服务资质认证证书(CCRC),信息安全等级保护测评机构(DJCP)、ISO 9001:2015质量管理体系认证、ISO/IEC 27001:2013信息安全管理体系认证等各种资质。

 

      智能产品检测实验室于2015年底实施运营,能够依据国际、国内和行业标准实施检测工作,开展从底层芯片到实际产品,从物理到逻辑全面的检测工作,提供芯片预处理、侧信道攻击、光攻击、侵入式攻击、环境、电压毛刺攻击、电磁注入、放射线注入、物理安全、逻辑安全、功能、兼容性和多点激光注入等安全检测服务,同时可开展模拟重现智能产品失效的现象,找出失效原因的失效分析检测服务,主要包括点针工作站(Probe Station)、反应离子刻蚀(RIE)、微漏电侦测系统(EMMI)、X-Ray检测,缺陷切割观察系统(FIB系统)等检测试验。实现对智能产品质量的评估及分析,为智能装备产品的芯片、嵌入式软件以及应用提供质量保证。

文末福利:聚焦离子束测试交流群 客服微信a360843328

 

2019-09-26 12:30:35 380 0
JIB-4000 聚焦离子束加工观察系统升级为JIB-400
网站首页>新闻资讯>公司新闻>JIB-4000 聚焦离子束加工观察系统升级了

    JIB-4000 聚焦离子束加工观察系统升级为JIB-4000PLUS

    JIB-4000 聚焦离子束加工观察系统升级了,新型号:JIB-4000PLUS。该设备为单束FIB装置,不仅可以对样品表面进行SIM观察 、研磨、及碳和钨等沉积,还可以为TEM制备薄膜样品和截面样品;可选3D观察功能、自动TEM样品制备功能,能对应多种制样需求。


2020-07-14 10:37:29 384 0
高真空离子束溅射设备原理
 
2011-10-19 05:03:32 520 1
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2017-04-10 12:45:55 560 1
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2018-11-12 12:16:23 477 0
显微镜自动聚焦的工作过程简单易懂!

    显微镜自动聚焦采用独特的成像和照明光学系统设计,使它有更好的对比度和景深,可选附件丰富,质量和可靠性好,可与国际产品媲美。显微镜自动聚焦使用范围相当广泛,它观察物体时能产生正立的二维空间像,成像清晰和宽阔,具有较长的工作距离,本仪器性能可靠,操作简单,使用方便,且外形美观,使用范围广泛,显微镜自动聚焦满足现代生物、医药、环境、农林、化工、微电子、半导体等领域的检验、测量分析要求,广泛用于生物工程和科学研究、工业装配、测试测量以及品质控制。
  显微镜自动聚焦是用于放大微小生物,使其能够为人眼看到的仪器。目前的显微镜大都是手动对焦,使用非常麻烦,市场上虽然有少量自动对焦的显微镜,但都是根据图像识别原理设计的,这是非常繁琐和不实用的,因为图像识别反应速度慢,而且国产的步进电机和传动丝杠重复定位精度差,经常发生显微镜的Z轴反复升降而无法停止在清晰的位置。
  显微镜自动聚焦系统包括反射平板、对焦成像透镜组、自动对焦探测器、液晶显示系统、数据处理驱动模块和驱动装置;所述反射平板位置可调,反射平板设置在物镜与狭缝之间的光路下方,对焦成像透镜组设置在成像光线经反射平板反射后的光路上,对焦成像透镜组的像面上安装自动对焦探测器,自动对焦探测器分别与液晶显示系统、数据处理驱动模块连接,数据处理驱动模块控制驱动装置,驱动装置带动物镜前后调焦移动。物镜收集的成像光线经反射平板反射后,进入对焦成像透镜组,由自动对焦探测器接收;自动对焦探测器将接收到的图像数据传输至液晶显示系统,同时将图像数据传输至数据处理驱动模块,对图像清晰度进行判别;数据处理驱动模块控制驱动装置,驱动装置带动物镜前后调焦移动;显微镜自动聚焦对焦完成后,反射平板返回原始位置。
  进一步地,显微镜自动聚焦系统还包括调整装置,所述调整装置包括调整电机和蜗轮蜗杆,调整电机由数据处理驱动模块控制,调整电机与蜗杆连接,蜗轮与反射平板的一端连接,调整电机通过蜗轮蜗杆带动反射平板旋转。本发明通过调整装置自动带动反射平板旋转,使显微镜自动聚焦过程更为简单化,此外,采用蜗轮蜗杆,使得调整装置传动平稳、具有结构紧凑、体积小、重量轻。
  显微镜自动聚焦的对焦效果可以通过液晶显示系统观察,完成高光谱成像仪物镜对焦效果的可视化。显微镜自动聚焦调整装置自动带动反射平板旋转,使对焦过程更为简单化,此外,采用蜗轮蜗杆,使得调整装置传动平稳、具有结构紧凑、体积小、重量轻。显微镜自动聚焦使用人员可通过液晶显示系统观察对焦情况和调焦效果。显微镜自动聚焦通过自动对焦系统,使高光谱成像系统在工作前可以完成物镜的自动对焦,解决了高光谱成像仪野外、实验室繁琐的对焦过程以及对焦的不准确性的问题,简化了高光谱成像仪物镜的对焦过程,提高了对焦的准确性。


(来源:上海西努光学科技有限公司)

2019-06-26 15:42:05 471 0
离子束的离子源的主要参数
 
2018-12-03 15:25:57 338 0
离子源的离子束的主要参数
 
2018-12-06 02:23:19 248 0
离子束沉积与离子束溅射是一个意思吗
 
2017-10-23 04:28:15 559 1
B超电子线阵类型,其工作原理中,电子聚焦是如何实现的?
答案Z好简明精要些!谢谢专业人士的解答!... 答案Z好简明精要些!谢谢专业人士的解答! 展开
2013-04-18 03:41:17 435 2
离子源的离子源的应用-离子束
 
2018-11-15 20:08:51 364 0
磁翻板液位计的工作原理

主要原理

磁翻柱液位计也称为磁翻板液位计,它的结构主要基于浮力和磁力原理设计生产的。带有磁体的浮子(简称磁性浮子)在被测介质中的位置受浮力作用影响。液位的变化导致磁性浮子位置的变化、磁性浮子和磁翻柱(也成为磁翻板)的静磁力耦合作用导致磁翻柱翻转一定角度(磁翻柱表面涂敷不同的颜色),进而反映容器内液位的情况。

配合传感器(磁簧开关)和精密电子元器件等构成的电子模块和变送器模块,可以变送输出电阻值信号、电流值(4~20mA)信号、开关信号以及其他电学信号。从而实现现场观测和远程控制的结合。

适用范围及特点

具有:结构简单、使用方便、性能稳定、使用寿命长、便于安装维护等优点。

磁翻柱液位计几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量与控制。可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与监测。

二、磁浮球液位计(液位开关)

主要原理

磁浮球液位计(液位开关)结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球(简称浮球)在被测介质中的位置受浮力作用影响:液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器(磁簧开关)作用,使串联入电路的元件(如定值电阻)的数量发生变化,进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。


2023-06-26 14:59:45 193 0
泡沫分析仪的工作原理

FOAMSCAN泡沫分析仪采用鼓气法生成泡沫,是法国泰克利斯(Teclis)公司专门为研究泡沫特性而设计的,旨在表征通过多孔介质向液体内注入一些气体(空气、氮气、氧气、二氧化碳等)而产生的泡沫的特性,如起泡性和稳定性,泡沫尺寸和分布等。

 

工作原理:

软件控制气体流量,将气体注入到液体中,产生泡沫,通过CCD照相机实时跟踪分析泡沫图像得到真实的泡沫体积,液体体积等,结果可以保存为照片或录像。TECLIS泡沫分析仪可对液体泡沫进行多尺度表征。

 

宏观尺度表征: 

• 泡沫体积/高度是通过使用Camera 1的图像分析实时测定。

• 不同位置的泡沫中液体含量是通过电导电极实时测定的。

 

微观尺度表征: 

• 泡沫结构: 气泡的大小和分布是通过图像分析来确定的,使用Camera2聚焦于沿测量玻璃管放置的四个棱镜之一 (P1 - P4)。

• CSA软件分析气泡尺寸和分布随时间的变化。

 


2022-10-24 11:34:45 166 0

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