澤攸 ZEM20:工業(yè)研發(fā)顯微表征平臺
在制造業(yè)的研發(fā)環(huán)節(jié)(如半導(dǎo)體、航空航天、醫(yī)療器械),對產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)的超高分辨率表征與多維度分析是提升產(chǎn)品性能、突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。澤攸臺式掃描電子顯微鏡 ZEM20,憑借性能與強(qiáng)大的擴(kuò)展能力,成為工業(yè)研發(fā)的核心顯微表征平臺。
產(chǎn)品細(xì)節(jié)
ZEM20 采用工業(yè)級高穩(wěn)定性臺式結(jié)構(gòu),機(jī)身外殼為 2mm 厚的不銹鋼板,表面經(jīng)過防腐蝕、防靜電處理,能適應(yīng)研發(fā)車間的復(fù)雜環(huán)境(如輕微化學(xué)腐蝕、靜電干擾)。操作界面支持工業(yè)級操作系統(tǒng),具備權(quán)限管理功能,可設(shè)置研發(fā)人員、技術(shù)員、管理員等不同權(quán)限,保障實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性與操作的規(guī)范性。樣品室為超大容積設(shè)計(jì),最大可容納直徑 150mm、高度 100mm 的樣品,配備高精度六軸電動樣品臺(X/Y/Z 軸移動,傾斜、旋轉(zhuǎn)、擺動),定位精度可達(dá) ±0.5μm,支持大尺寸樣品(如半導(dǎo)體晶圓、航空航天零部件)的多位置、多角度表征。設(shè)備集成高靈敏度二次電子探測器、背散射電子探測器、能量選擇背散射探測器(EBSD 專用),可同時(shí)獲取樣品的表面形貌、成分分布與晶體結(jié)構(gòu)信息;同時(shí)支持與能譜儀(EDS)、電子背散射衍射(EBSD)、聚焦離子束(FIB)的無縫集成,構(gòu)建 “形貌 - 成分 - 結(jié)構(gòu) - 加工" 一體化表征系統(tǒng),滿足工業(yè)研發(fā)的全流程需求。此外,設(shè)備配備工業(yè)級數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng),可存儲 10 萬組以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并支持與企業(yè)研發(fā)管理平臺(PLM)對接,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的追溯、共享與分析。
產(chǎn)品性能
ZEM20 的性能達(dá)到工業(yè)級 SEM 水平,二次電子圖像分辨率可達(dá) 1.5nm(30kV),低電壓(1kV)下分辨率 3.0nm,能清晰檢測半導(dǎo)體芯片的納米級電路(如 7nm 制程芯片的晶體管結(jié)構(gòu))、航空航天材料的微觀缺陷(如鈦合金的納米級裂紋)。加速電壓范圍 0.5 - 20kV,調(diào)節(jié)精度 0.01kV,可根據(jù)不同材料(如半導(dǎo)體、金屬、陶瓷、高分子)選擇電壓,實(shí)現(xiàn)低損傷、高分辨率表征;放大倍數(shù)覆蓋 5 - 300000 倍,可從晶圓級宏觀觀察快速切換至納米級細(xì)節(jié)分析。設(shè)備具備高速掃描與高分辨率成像雙重模式:高速掃描模式(幀率 60 幀 / 秒)適合快速定位樣品缺陷,高分辨率模式(8192×6144 像素)適合精細(xì)表征。在工業(yè)研發(fā)中,支持原位實(shí)驗(yàn)功能,如原位加熱(-200℃至 600℃)、原位力學(xué)測試(拉伸、壓縮)、原位電學(xué)測試,可實(shí)時(shí)觀察產(chǎn)品在模擬使用環(huán)境下的微觀結(jié)構(gòu)變化(如芯片在高溫下的電路穩(wěn)定性、航空材料在受力下的缺陷擴(kuò)展)。此外,設(shè)備具備先進(jìn)的自動化表征功能,可通過預(yù)設(shè)程序?qū)崿F(xiàn)多樣品、多位置的自動檢測與數(shù)據(jù)分析,提升研發(fā)效率(如半導(dǎo)體晶圓的自動缺陷檢測,每小時(shí)可檢測 100 個(gè)以上的芯片)。
用材講究
為滿足工業(yè)研發(fā)的長期穩(wěn)定性與可靠性需求,ZEM20 的核心部件選用頂級工業(yè)級材料與工藝。電子槍可選配場發(fā)射燈絲(W 或 CeB?),場發(fā)射燈絲具備超高亮度(亮度是鎢燈絲的 20 - 50 倍)、極長使用壽命(W 場發(fā)射燈絲可達(dá) 5000 小時(shí),CeB?場發(fā)射燈絲可達(dá) 10000 小時(shí))與極低的能量分散,能產(chǎn)生亞納米級的電子束,實(shí)現(xiàn)超高分辨率成像。透鏡系統(tǒng)采用無氧銅精密加工,配合多層超導(dǎo)鍍膜與水冷系統(tǒng),電子束聚焦精度可達(dá) 0.1nm,且長期使用后聚焦穩(wěn)定性波動小于 1%。樣品室內(nèi)部采用鈦合金材質(zhì),經(jīng)過電解拋光與鈍化處理,表面粗糙度小于 0.05μm,減少電子散射與背景噪聲,同時(shí)具備優(yōu)異的抗腐蝕能力,可應(yīng)對工業(yè)研發(fā)中常見的酸性、堿性樣品(如航空材料的腐蝕產(chǎn)物分析)。樣品臺采用高強(qiáng)度鈦合金與碳纖維復(fù)合材質(zhì),兼具高剛性與輕量化,定位精度可達(dá) ±0.5μm,且在長期使用(10000 次以上移動)后定位誤差小于 1μm。探測器選用工業(yè)級高靈敏度、高穩(wěn)定性器件,信號采集效率高,噪聲低,在工業(yè)環(huán)境下(溫度 15 - 30℃,濕度 20% - 70%)信號穩(wěn)定性波動小于 5%;內(nèi)部電路采用工業(yè)級抗干擾設(shè)計(jì),能抵抗車間的電磁干擾與電壓波動(±10%)。真空系統(tǒng)采用工業(yè)級三級真空泵(機(jī)械泵 + 分子泵 + 離子泵),真空度可達(dá)≤1×10??Pa,抽真空時(shí)間短(從常壓至超高真空≤5 分鐘),且具備真空保護(hù)與自動恢復(fù)功能,減少因停電、漏氣等突發(fā)情況導(dǎo)致的設(shè)備損壞。
參數(shù)詳情
廣泛用途
在半導(dǎo)體芯片研發(fā)中,ZEM20 可用于檢測 7nm 及以下制程芯片的晶體管結(jié)構(gòu)、金屬互聯(lián)線缺陷,分析芯片在高溫、高壓下的性能穩(wěn)定性,助力先進(jìn)制程芯片的研發(fā)與制造;在航空航天材料研發(fā)中,能觀察鈦合金、復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、纖維與基體的界面結(jié)合狀態(tài),研究材料在高溫、疲勞載荷下的缺陷擴(kuò)展規(guī)律,提升航空航天零部件的可靠性與使用壽命;在醫(yī)療器械研發(fā)中,可檢測人工心臟的表面微觀結(jié)構(gòu)、植入式傳感器的封裝質(zhì)量,確保醫(yī)療產(chǎn)品的生物相容性與使用安全性;在新能源材料研發(fā)中,能觀察鋰電池電極材料的微觀形貌、電解液與電極的界面反應(yīng),優(yōu)化電池性能,延長電池壽命;此外,在精密模具制造中,還能檢測模具型腔的納米級表面粗糙度、微小缺陷,助力高精度模具的研發(fā)與生產(chǎn)。
使用說明
安裝時(shí),需將 ZEM20 固定在研發(fā)車間的專用防震工作臺上,工作臺需具備承重能力≥500kg,且配備獨(dú)立的接地系統(tǒng)(接地電阻≤1Ω)。設(shè)備周圍需預(yù)留足夠空間(前后左右各≥1m),用于安裝擴(kuò)展附件(如 EDS、EBSD、FIB)與日常維護(hù)。連接設(shè)備電源、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)線路,由廠家專業(yè)工程師進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試,包括真空系統(tǒng) leak 檢測、電子槍校準(zhǔn)、探測器靈敏度調(diào)試、工業(yè)對接測試等,調(diào)試完成后進(jìn)行性能驗(yàn)證(如分辨率測試、自動化表征效率測試)。日常使用前,啟動設(shè)備自檢程序,檢查真空系統(tǒng)、電子槍、樣品臺、探測器是否正常,若自檢異常,根據(jù)設(shè)備提示排查故障(如真空濾芯堵塞、樣品室門密封不良)。樣品制備需符合工業(yè)研發(fā)標(biāo)準(zhǔn):半導(dǎo)體晶圓需進(jìn)行表面清潔與鈍化處理,去除光刻膠殘留與污染物;航空航天材料樣品需進(jìn)行精密切割與拋光,露出內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu);醫(yī)療器械樣品需進(jìn)行無菌處理,避免生物污染;原位實(shí)驗(yàn)樣品需特殊設(shè)計(jì)樣品支架,確保與原位附件的兼容性。將樣品安裝在六軸樣品臺上,放入樣品室,關(guān)閉樣品室門,啟動真空系統(tǒng),待真空度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。根據(jù)研發(fā)需求選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)J剑盒蚊脖碚鬟x用 SE 探測器,成分分析選用 BSE 探測器與 EDS,晶體結(jié)構(gòu)分析選用 EBSD,原位實(shí)驗(yàn)需連接相應(yīng)附件并設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)(如溫度程序、力學(xué)載荷、電學(xué)條件)。通過操作界面設(shè)置掃描參數(shù)(加速電壓、放大倍數(shù)、掃描速度、采樣點(diǎn)數(shù)),啟動自動表征程序,設(shè)備將按照預(yù)設(shè)坐標(biāo)與參數(shù)完成多位置檢測,并自動生成分析報(bào)告(如缺陷位置、尺寸、數(shù)量統(tǒng)計(jì))。實(shí)驗(yàn)過程中,可通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并與研發(fā)管理平臺共享數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,關(guān)閉掃描程序與原位附件,待樣品室放氣后取出樣品,若使用了場發(fā)射電子槍,需按照說明書進(jìn)行燈絲保護(hù)(如降溫、充入保護(hù)氣體)。日常維護(hù)中,每周清潔一次防塵濾網(wǎng)與真空系統(tǒng)濾芯,每月檢查一次電子槍燈絲狀態(tài)與樣品臺定位精度,每季度進(jìn)行一次探測器校準(zhǔn)與真空系統(tǒng)維護(hù),每年請廠家專業(yè)人員進(jìn)行一次全面性能驗(yàn)證與核心部件維護(hù);設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),需立即停機(jī),聯(lián)系廠家技術(shù)人員進(jìn)行檢修,嚴(yán)禁自行拆解核心部件(如電子槍、真空系統(tǒng)、探測器)。







技術(shù)參數(shù)

澤攸 ZEM20:工業(yè)研發(fā)顯微表征平臺