Giới thiệu
Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghệ nano, bán dẫn, điện tử, khoa học sinh học và vật liệu do khả năng tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao, thông tin phong phú và khả năng xử lý mẫu đối tượng tương đối dễ dàng. Trong những năm gần đây, việc sử dụng FE-SEM cho việc tích hợp vật liệu và các mục đích khác trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu ngày càng đa dạng đã tạo ra nhu cầu cho các kỹ thuật mới có khả năng thu thập lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn hơn và với ít công sức của người sử dụng.
Để đáp ứng những nhu cầu này, vào tháng 12 năm 2021, Hitachi High-Tech đã ra mắt hai dòng sản phẩm mới - SU8600 và SU8700 - kết hợp hiệu suất FE-SEM với khả năng tự động hóa nâng cao hỗ trợ việc thu thập dữ liệu lớn.
Khi định hướng nghiên cứu và phát triển dựa trên dữ liệu - mà theo định nghĩa đòi hỏi lượng lớn dữ liệu đầu vào - ngày càng phổ biến trong những năm tới, những công cụ này sẽ cho phép thu thập nhanh các bộ dữ liệu lớn trong khi tối ưu hóa hoạt động cho người sử dụng.
Fig. 1 SU8600 (left) and SU8700 (right).
Các tính năng chung của SU8600 và SU8700
Tự động căn chỉnh hệ thống quang học điện tử Trong quan sát và phân tích FE-SEM, hệ thống quang học điện tử phải được điều chỉnh mỗi lần để thiết lập các điều kiện đo theo từng mẫu và mục đích. Thời gian yêu cầu cho việc điều chỉnh này phụ thuộc nhiều vào trình độ kỹ năng của người sử dụng và là một trong những yếu tố gây ra sự biến đổi về chất lượng dữ liệu và hiệu suất thiết bị. SU8600 và SU8700 được trang bị chức năng tự động căn chỉnh quang học điện tử, cho phép thiết lập ổn định các điều kiện quang học.
Công cụ EM Flow Creator hỗ trợ tạo lập các quy trình thu thập dữ liệu tự động tối ưu cho quy trình làm việc của bạn Khi các thiết bị ngày càng phức tạp và cung cấp bộ dữ liệu ngày càng lớn và phức tạp hơn, việc thu thập các bộ dữ liệu lớn, phức tạp như vậy bằng cách thủ công trở nên ngày càng khó khăn và mệt mỏi đối với người sử dụng. SU8600 và SU8700 có một công cụ tùy chọn được gọi là EM Flow Creator giúp người dùng tạo ra các quy trình thu thập dữ liệu tự động dựa trên các điều kiện thu thập dữ liệu cụ thể của người dùng. Ví dụ, một quy trình thu thập dữ liệu tuần tự có thể chuyển đổi bộ thu tại các vị trí tùy ý trước khi thu thập hình ảnh. Việc tạo ra các quy trình tự chế theo các mục tiêu đo cụ thể mang lại tự do mở rộng trong thiết kế các kế hoạch thu thập dữ liệu tự động.
Khả năng hiển thị cải tiến Các tính năng SEM tăng cường và hiệu suất thiết bị cải thiện của SU8600 và SU8700 đảm bảo rằng các thiết bị này cung cấp nhiều loại đầu ra dữ liệu khác nhau. Để hiển thị nhiều thông tin nhất có thể, SU8600 và SU8700 có khả năng hiển thị cải tiến, bao gồm các tính năng sau:
Fig. 2 SU8600 control screen simultaneously displaying images from multiple detectors (5 detector channels) plus cameranavigation image. (Specimen: Solar cell.)
Hình ảnh bên trái trong Hình 3 được chụp với độ phân giải 40.960 × 30.720 pixel, và hình ảnh bên phải là một phóng to số của hình vuông màu vàng trên hình ảnh bên trái. Mặc dù khu vực lớn được bao phủ bởi hình ảnh lưu trữ - khoảng 120 μm chiều rộng - chất lượng hình ảnh trong phóng to số đủ đáng để tiết lộ các cơ quan tổ chức của tế bào thần kinh và các cấu trúc bên trong khác.
Fig. 3 High-definition image of rat cerebral cortex. (Image captured with SU8700.)
Specimen courtesy of Dr. Yoshiyuki Kubota, Section of Electron Microscopy, National Institute for Physiological Sciences
Các tính năng chính của SU8600
Súng electron cold-field-emission (CFE) có độ sáng cao cho phép quan sát siêu cao độ phân giải Độ sáng của bộ phát tia sáng là quan trọng cho việc quan sát ở điện áp gia tốc thấp. SU8600 tích hợp một bộ phát tia sáng cold-field-emission (CFE) có độ sáng cao để cho phép lấy hình ảnh siêu cao độ phân giải ngay cả ở điện áp tăng tốc thấp.
Kết hợp ống kính mục tiêu semi-in-lens với hệ thống phát hiện ExB cho phép thu tín hiệu hiệu suất cao Sử dụng một trường ExB - có thể phát hiện tín hiệu với hiệu suất cao - bên trong cột cho phép phát hiện tín hiệu hiệu suất cao. Điều này hữu ích cho việc quan sát siêu cao độ phân giải đặc biệt ở khoảng cách làm việc ngắn.
Nâng cao khả năng thu tín hiệu thông qua các bộ thu tùy chọn mở rộng SU8600 có các tùy chọn bộ thu được cải tiến để thu lại nhiều tín hiệu khác nhau được phát ra từ mẫu trong quá trình quan sát SEM:
Fig. 4 SU8600: Cross-sectional diagram of column and detector configuration. Asterisks indicate optional detectors.
Trong quá trình quan sát sử dụng bộ đầu dò electron tán xạ ngược mới được phát triển (Out Column Backscattered Electron Detector - OCD) với cảm biến scintillator, tốc độ phản hồi nhanh của bộ thu giúp dễ dàng xác định các vùng quan sát cụ thể. Ví dụ, mặc dù hình ảnh trong Hình 5 được thu được trong thời gian lấy hình dưới 1 giây, các kết nối SRAM lớp dưới và cấu trúc Fin-FET được nhìn thấy rõ ràng trong hình ảnh.
Fig. 5 Observation of lower-layer interconnects of 5 nm process SRAM.
Các tính năng chính của SU8700
Sử dụng súng electron Schottky-emitter mở rộng phạm vi quan sát và phương pháp phân tích Súng electron Schottky-emitter cung cấp độ sáng cao, gần bằng độ sáng của súng CFE, cùng với dòng điện đo và sự ổn định dòng điện cao. Việc sử dụng súng electron Schottky-emitter cho SU8700 cho phép các tính năng sau:
Quan sát độ phân giải cao ngay cả ở điện áp tăng cường thấp Phân tích nhanh sử dụng dòng điện đo cao Quan sát trong điều kiện chân không thấp Quan sát ở điện áp tăng cường siêu thấp xuống đến 100 V mà không cần điện áp cân bằng cho sân mẫu SU8700 cho phép thiết lập điện áp tăng cường thấp nhất là 100 V mà không cần áp điện cân bằng được áp dụng cho sân mẫu. Điều này cho phép quan sát ở điện áp tăng cường siêu thấp trong các tình huống mà áp dụng áp điện cân bằng khó khăn - có thể là vì các lý do liên quan đến hình thái mẫu.
Phát hiện được tia phụ, tia phản xạ ngược và EDS tại cùng một khoảng cách làm việc Để nâng cao công suất xử lý, hệ thống quang học và hệ thống phát hiện của SU8700 được thiết kế để cho phép tất cả các bộ phát hiện thu được tín hiệu tại cùng một khoảng cách làm việc (6 mm). EDS cũng có thể được đo ở khoảng cách làm việc này, cho phép tất cả quan sát và phân tích được thực hiện ở cùng một khoảng cách làm việc.
Fig. 6 SU8700: Cross-sectional diagram of column and detector configuration. Asterisks indicate optional detectors.
Hình 7 thể hiện hình ảnh tia phụ (trái) và tia phản xạ ngược (phải) của một mẫu thép martensite được nhiệt. Trên hình ảnh tia phụ, phân bố các kết tủa có thể nhìn thấy với độ tương phản cao. Trên hình ảnh tia phản xạ ngược, được thu thập dưới các điều kiện tương tự, sự tương phản kênh cung cấp thông tin về kích thước hạt và biến dạng
Fig. 7 The SU-8700 detector system allows multiple types of data to be acquired for the same field of view,
such as the secondary electron image (left) and backscattered-electron image (right) shown here for a tempered martensite steel specimen.
Specimen courtesy of Dr. Shoichi Nambu, The University of Tokyo
Kết luận
Các hệ thống FE-SEM SU8600 và SU8700 tích hợp các hệ thống quang học và cảm biến tiên tiến, với những tính năng chính cho phép các thiết bị này xử lý nhiều dữ liệu hơn bao giờ hết và mở rộng khả năng hình ảnh và phương pháp phân tích mà chúng hỗ trợ. Cả hai hệ thống đều tích hợp các tính năng tự động hoá nâng cao để điều chỉnh điều kiện quang học và thu thập dữ liệu, giúp người dùng thu thập các bộ dữ liệu lớn, phức tạp và hỗ trợ các loại hoạt động phân tích mà sẽ được yêu cầu ngày càng nhiều trong tương lai.
*****************************************************************
Để được tư vấn và biết thêm thông tin chi tiết, xin vui lòng liên hệ:
Công ty TNHH Sao Đỏ Việt Nam
Email: info@redstarvietnam.com / thuy.le@redstarvietnam.com
