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颠覆传统操作模式：JEM-F200全自动测角台系统


应用工程师   王凯

测角台系统是透射电子显微镜（TEM）极其重要的硬件之一。 无论是早期的顶插式还是目前主流的侧插式，都需要操作人员手动将样品杆插入或拔出测角台。 这种传统的操作方式，易出错且非常依赖实验人员的操作熟练度，已经无法满足现阶段材料研究和工业分析领域简便GX、高通量的分析需求。 日本电子场发射透射电子显微镜JEM-F200全新的测角台系统颠覆了传统的操作方式，首次实现了全自动进出样品杆，并且兼顾了超高精度和稳定性，是电镜技术发展历程中一个里程碑式的变革。

插拔样品杆作为透射电镜操作的入门课程，传统的手动操作方式需要长时间认真反复的练习方能掌握，即便是经验丰富的使用者也可能由于误操作导致样品室漏气，严重的甚至会损坏测角台内部构造或影响样品杆的使用寿命。    新测角台ZD的特色就是通过名为“SPECPORTERTM”的系统实现了样品杆的自动进出操作，实验人员仅需要将样品杆放到测角台的预设位置，点击软件上的插入按钮就可以等待系统完成样品杆自动插入过程，如图1所示。 

图1 样品杆自动插入过程示意图。

step1：样品杆插到测角台的预抽位置；step2： 预抽完成后转移面板将样品杆固定；step3： 转移面板将样品杆固定不动，测角台旋转90°打开气锁；step4：转移面板将样品杆推入测角台；step5：自动插入样品杆过程结束。


这种自动操作的方式ZD的优点就是简便安全，将电镜进样过程中极易出错的复杂操作环节转变为机械系统的自动流程，避免了因人为误操作导致的设备故障，非常适合电镜新用户以及多操作者的分析测试平台使用。 特别是对于带有液氮罐的冷冻样品杆，由于自动进样过程中样品杆始终保持水平位置，整个过程中液氮不会洒落，从而既保证了操作人员的安全，又避免了因液氮洒落影响冷冻实验温度稳定性及低温持续时间。

此外，新测角台系统兼具高精度皮米级样品移动和超快速样品搜寻能力。 在需要高稳定性移动的使用场合，测角台对样品的操纵可达亚原子精度；需要高速移动样品的时候，超快样品移动速度可达0.3mm/s，对于常规的3mm铜网不到10s就能完成全范围搜索。 测角台系统还预置了多种样品杆控制接口（Rotation、Heating、Option），方便连接原位样品杆线缆。

JEM-F200所配备的测角台是一种简便、安全的侧插样品杆操控系统，实现了全自动样品杆，并且保证了皮米级精度和超快的搜索速度，能够满足高分辨图像和GX率分析等各种操作需求，是透射电子显微镜领域里程碑式的技术革新。

 

参考资料：

Kazuya Yamazaki et al. Development of new stage system for modern electron microscope. DOI:10.1002/9783527808465.EMC2016.5862

手动探针台用途：

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。 广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。手动探针台的主要用途是为半导体芯片的电参数测试提供一个测试平台，探针台可吸附多种规格芯片，并提供多个可调测试针以及探针座，配合测量仪器可完成集成电路的电压、电流、电阻以及电容电压特性曲线等参数检测。适用于对芯片进行科研分析，抽查测试等用途。

手动探针台应用领域：

Failure analysis  集成电路失效分析                   

Wafer level  reliability晶元可靠性认证

Device characterization 元器件特性量测               

Process modeling塑性过程测试(材料特性分析)

IC Process  monitoring  制成监控                     

Package part probing  IC封装阶段打线品质测试

Flat panel probing 液晶面板的特性测试                

PC board probing  PC主板的电性测试

ESD&TDR testing    ESD和TDR测试                      

Microwave  probing  微波量测(高频)

Solar太阳能领域检测分析                              

LED、OLED、LCD领域检测分析

探针台应用

2020年比较艰难的开始了，好事多磨，相信经历过新型冠状病毒的洗礼后，我国的经济会有爆发式的增长。开年伊始就收到很多朋友对手动探针台使用问题的咨询，在此收集整理供手动探针台相关信息供大家参考。因经验有限，有说的不合适的地方，望大家指正。
一：手动探针台用途：
探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。 广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。
手动探针台的主要用途是为半导体芯片的电参数测试提供一个测试平台，探针台可吸附多种规格芯片，并提供多个可调测试针以及探针座，配合测量仪器可完成集成电路的电压、电流、电阻以及电容电压特性曲线等参数检测。适用于对芯片进行科研分析，抽查测试等用途。
手动探针台应用领域：
Failure analysis  集成电路失效分析                   
Wafer leve reliability晶元可靠性认证
Device characterization 元器件特性量测               
Process modeling塑性过程测试(材料特性分析)
IC Process  monitoring  制成监控                     
Package part probing  IC封装阶段打线品质测试
Flat paneprobing 液晶面板的特性测试                
PC board probing  PC主板的电性测试
ESD&TDR testing    ESD和TDR测试                      
Microwave  probing  微波量测(高频)
Solar太阳能领域检测分析                              
LED、OLED、LCD领域检测分析

二：手动探针台的使用方式：
1.将样品载入真空卡盘，开启真空阀门控制开关，使样品安全且牢固地吸附在卡盘上。
2.使用卡盘X轴/Y轴控制旋钮移动卡盘平台，在显微镜低倍物镜聚焦下看清楚样品。
3.使用卡盘X轴/Y轴控制旋钮移动卡盘平台将样品待测试点移动至显微镜下。
4.显微镜切换为高倍率物镜，在大倍率下找到待测点，再微调显微镜聚焦和样品x-y，将影像调节清晰,带测点在显微镜视场ZX。
5.待测点位置确认好后,再调节探针座的位置,将探针装上后可眼观先将探针移到接近待测点的位置旁边,再使用探针座X-Y-Z三个微调旋钮,慢慢的将探针移至被测点,此时动作要小心且缓慢，以防动作过大误伤芯片，当探针针尖悬空于被测点上空时，可先用Y轴旋钮将探针退后少许，再使用Z轴旋钮进行下针，Z后则使用X轴旋钮左右滑动，观察是否有少许划痕，证明是否已经接触。
6.确保针尖和被测点接触良好后，则可以通过连接的测试设备开始测试。常见故障的排除
当您使用本仪器时，可能会碰到一些问题，下表列举了常见的故障及解决方法。
手动探针台技术参数。

三：手动探针台规格描述 
（以实验室常见的仪准ADVANCED八寸，六寸探针台为例） 

仪准科技致力于失效分析设备研发及测试服务：优势设备有手动探针台probe，激光开封机laser decap，IV自动曲线量测仪，微光显微镜EMMI,红外显微镜 

探针台载物台平整度：5μm
探针台右侧标配显微镜升降机构，可抬高显微镜，便于更换镜头和换待测物
探针台左侧标配升降器,可快速升降台面8mm，并具备锁定功能
探针台右下方标配精调旋转轮，可微调控制台面升降范围25mm（客户有特殊需求，可以增大范围），精度1μm
6英寸或者8英寸载物盘可选，卡盘平整度：5μm，采用真空吸附方式，ZX孔径250μm-1mm定制
卡盘可0-360度旋转，旋转角度可微调，微调精度为0.1度，标配角度锁定旋钮
大螺母可控制载物盘X-Y方向的移动，移动范围为150mm or 200mm，移动精度为1μm
载物台具备快速导入导出功能，便于上下料
载物台up/down功能（选项）
可搭配金相高倍显微镜和体式显微镜，显微镜X-Y-Z移动范围2.5英寸，移动精度1um
可搭配4~8颗探针座，进行DC或者高频测试
可选附件
射频测试探头及电缆                                   

有源探头

低电流/电容测试

高压模块

激光修复

高清数字相机

探针卡/封装/PCB板夹具

Hot Chuck

防震桌

屏蔽箱

兼容测试仪器

各种型号示波器                                     
各种品牌型号的源表
安捷伦B1500、安捷伦4155、安捷伦4156                              
Keithley 4200
各品牌的网络分析仪                               

机台总述
重量：50kg（含显微镜）
尺寸：720mm宽*680mm长*80mm高（含显微镜）
动力需求：电源220V/1；4~6KG压缩空气