FIB分析用到的是什麼儀器

A. 聚焦離子束(FIB)技術的工作原理以及他在微納加工技術上的主要應用是什麼

聚焦離子束(FIB)技術
聚焦離子束( FIB) 技術的快速發展和實用化要歸功於液態金屬離子源的開發.
FIB系統的工作原理:
FIB 技術是利用靜電透鏡將離子束聚焦成極小尺寸的顯微切割技術,目前商用FIB 系統的粒子束是從液態金屬離子源中引出.
聚焦離子束技術在微納加工技術上的主要應用:
FIB 技術是當今微納加工和半導體集成電路製造業十分活躍的研究領域.由於它集材料刻蝕、沉積、注入、改性於一身, 有望成為高真空環境下實現器件製造全過程的主要加工手段.
目前, FIB 技術主要應用在: ① 光掩模的修補; ② 集成電路的缺陷檢測分析和修整; ③TEM 和STEM的薄片試樣制備; ④ 硬碟驅動器薄膜頭( TFH) 的製造.
同時, FIB 其他一些重要應用還在開發中,它們是: ① 掃描離子束顯微鏡(SIM); ②FIB 直接注入; ③FIB 曝光, 包括掃描曝光和投影曝光; ④多束技術和全真空聯機技術⑤FIB 微結構製造( 刻蝕、沉積) ; ⑥ FIB/SIMS( 二次離子質譜儀) 技術.

B. FIB和SEM的優劣分析 從成像原理,成像效果,成本,通用性等多方面解答一下.

FIB帶有SEM功能；FIB另外的功能就是微加工.
SEM是電子束成像原理.
FIB中帶有電子束成像,也可以離子束成像（一般不用,對樣品表面形貌損傷太大）.
如果您只觀察形貌的話,用SEM即可,FIB的電子束成像方面和SEM都一模一樣.

C. FIB是什麼意思應用在哪些方面

FIB(聚焦離子束，Focused Ion beam)是將液態金屬(Ga)離子源產生的離子束經過離子槍加速,聚焦後照射於樣品表面產生二次電子信號取得電子像.此功能與SEM（掃描電子顯微鏡）相似,或用強電流離子束對表面原子進行剝離,以完成微、納米級表面形貌加工.通常是以物理濺射的方式搭配化學氣體反應，有選擇性的剝除金屬,氧化硅層或沉積金屬層。高性能聚焦離子束系統(簡稱FIB)具有許多獨特且重要的功能,已廣泛的應用於半導體工業上[1-6],其特性在於能將以往在半導體設計、製造、檢測及故障分析上許多困難、耗時或根本無法達成之問題一一解決。例如精密定點切面、晶粒大小分布檢測、微線路分析及修理等

D. 失效分析

國家有色金屬及電子材料分析測試中心作為我國有色金屬檢測領域的權威機構，專業從事機械零部件、工程部件等非正常斷裂或腐蝕引起的工程失效分析工作。 失效分析對於提高產品質量和防止事故重演特別重要。十幾年來，我們對飛機、潛艇、坦克、大功率內燃機、大容量發電機組、高壓輸電設備、多種重要民用設施進行了失效分析工作，取得了明顯效果
失效分析工作是一個及其復雜的過程，它需要多學科相互交叉。我中心擁有先進的分析檢測裝備，齊全的材料分析檢測方法與標准，經驗豐富的專業技術隊伍，可以綜合分析和評價有色金屬材料斷裂、腐蝕失效的原因和機理；同時，中心作為獨立的第三方檢測機構，出具的報告客觀科學准確公正，不管是對委託方還是其它方而言都是依據事實和分析測試結果來分析。

分析手段：
化學分析：重量法，容量法，分光光度法
儀器分析：輝光放電質譜、電感耦合等離子體質譜，電感耦合等離子體發射光譜，原子吸收光譜、X-射線熒光光譜、離子色譜、火花直讀光譜、金屬材料中氣體成分分析等。
微觀組織與結構分析：超高壓電子顯微鏡，高分辨透射電子顯微鏡，場發射掃描電子顯微鏡，掃描電子顯微鏡，分析電鏡，X射線衍射儀，金相顯微鏡
力學與物理性能測試：萬能材料試驗機及高低溫裝置，持久蠕變試驗機，金屬疲勞試驗機，應力腐蝕試驗機，工藝性能試驗，硬度測試，金屬耐候性試驗，金屬耐腐性能測試，金屬塗層機表面測試。

服務案例：中心開展了大量失效分析工作，服務客戶達數百例，部分案例如下：
1、大型熱電廠換熱器銅管材腐蝕斷裂分析評價；
2、鐵路電力機車銅導線變形失效分析；
3、切諾基汽車分動箱斷裂失效分析；
4、大功率柴油發動機曲軸及動力箱失效分析；
5、特種功能陶瓷失效分析等；
6、大型制氧機冷箱主冷管微爆穿孔失效分析
7、坦克鑄鋁冷卻風扇斷裂失效分析
8、軍工用氧化鈹事故的應急分析及事故原因分析
9、鐵路電氣化電纜支架及相關另部件失效分析
10、華北輸電線路支架失效分析
11、內燃機車發動機氣缸失效分析
12、坦克發動機氣缸蓋失效分析
13、合成纖維生產線送料桿失效分析
14、鏟車用軸斷裂失效分析
15、民用各種供水、供熱設備的管道和各種閥門的失效分析
16、鋁基復合材料斷裂機制的分析
17、油田用鋼絲繩失效原因的分析
18、人體植入材料斷裂失效分析
19、汽車發動機蓋用鑄造鋁－硅合金斷裂分析，
20、飛機發動機解剖分析
…………
案例介紹
大型制氧機冷箱主冷管微爆穿孔失效分析
某煤化工公司的制氧機在啟用不久後出現了冷箱主冷管彎道內弧處穿孔失效，給該企業造成了巨大損失。為防止此類事故再次發生，針對大型制氧機冷箱主冷管微爆穿孔事故開展了失效分析，成功找到了事故的根源，主要原因是液氧流動死區干蒸發形成的有機物結晶並富集在管壁內側，靜電放電時引起微爆燃燒而穿孔，且失效部位在焊縫處；採用高鎳、錳不銹鋼冷鐵襯套，正是這種材料加速了爆炸燃燒的劇烈程度。建議企業加強設備運行管理，降低液氧中有機物含量，改進冷鐵類型等措施來防止穿孔事故。
客戶反饋意見及評價：數據准確，分析到位，找到了事故的根源，避免類似事故的再次發生

E. 分析數字電路的主要工具是什麼

以下是幾個硬體工具：
示波器、信號發生器、邏輯分析儀：
尤其是邏輯分析儀，查找硬體故障，甚至分析簡單的通訊協議，好東西。
FIB：
就是聚焦離子束，用來修改晶元邏輯實在太爽了。FIB的高手還可以幫你挖開二次鋁修改底下的一次鋁。
探針台：
這個你可以扎到你沒有邦定的PAD上測試，配合使用FIB就更好了，可以測試電路內部幾乎任意點的信號值。
電鏡掃描儀：
如果你的電路有缺陷（比如功耗大），它能幫你查出一部分的問題，但鋁短路情況查不出。我一直對怎樣查出連鋁這樣的問題比較感興趣，總之為了得到這樣一個診斷結果我跑了好幾個地方，花了不少錢和幾個月時間。
晶元測試儀：
這個一般倒不必非摸透，大概了解點對設計有好處。

F. FEI公司的公司產品

結合了聚焦離子束和掃描電子顯微鏡。
FEI 的雙束 (DualBeam) 儀器結合了聚焦離子束工具的銑蝕功能和掃描電子顯微鏡的成像能力與分辨力。 這些尖端儀器是三維顯微學和材料表徵分析、工業故障分析以及工藝控制應用的首選解決方案。 這些儀器旨在為高產量半導體與數據存儲製造行業以及材料科學與生命科學實驗室提供整合式樣品制備和 1nm 尺度內的微量分析。 Quanta™ 3D DualBeam™
它適用於二維和三維材料表徵和分析。Quanta™ 3D有三種 SEM 成像模式（高真空、低真空和環境 SEM），它可觀察的樣品是在任何 SEM 系統中最廣泛的。 整合的聚焦離子束 (FIB) 功能增加了截面操作能力，使應用范圍得到進一步擴展。 ESEM 模式實現了在不同相對濕度（最高 100%）和溫度（最高 1500° C）條件下進行各種材料動態行為的原位研究。 Helios NanoLab™ DualBeam™ Helios NanoLab 擁有出色的成像能力，因其具有一個新型電子束鏡筒，該鏡筒配備一整套探測器，並包括可生成極佳襯度和解析度的新型成像鏈。同時，聚焦離子束 (FIB) 的優異性能則使快速銑蝕和樣品制備應用成為可能。 Versa™ 3D DualBeam™ 憑借強大的歷史背景，憑藉由 FEI 首創並大獲成功的的 DualBeam、低真空和 ESEM 專門技術，FEI 引進了目前功能性最強的 DualBeam 儀器。 Versa 3D 為您提供最佳成像和分析性能，即使是最具挑戰性的樣品也可得到大量的的三維數據。 揭示材料和設備表面下的缺陷
聚焦離子束系統 (FIB) 是一個非常類似於聚焦電子束系統（如掃描電子顯微鏡）的工具。 這些系統令離子束指向樣品，然後離子束經相互作用可產生一些信號，通過將這些信號映射至離子束位置即可生成高放大倍數的樣品圖像。 聚焦離子的質量比電子質量大很多倍，因此當其撞擊材料時，這些離子會使材料表面的原子濺射出去。 此外，可以將氣態化學物質注入到材料表面附近，然後進行材料沉積或依材料而定的選擇性蝕刻。 Vion Plasma FIB 儀器 The Vion PFIB 等離子 FIB 是一部具有高精密、 高速度切割和銑蝕能力的儀器。 其具有選擇性銑蝕所關注區域的 能力。 此外，PFIB 還可以選擇性沉積 帶圖案的導體和絕緣體。 V400ACE™ 聚焦離子束儀器 V400ACE 聚焦離子束 (FIB) 系統融入了離子鏡筒設計、氣體輸送和終端探測技術的最新發展成果，以便實現快速、有效、具成本效益的高級集成電路編輯。 電路編輯使產品設計人員可在數小時內修改導電路徑並測試已修改的電路，而不必花費數周甚或數月時間來生成新掩模和加工新晶片。 V600™ and V600CE™ 聚焦離子束儀器 V600 系列聚焦離子束 (FIB) 儀器為一般用途的編輯和調試提供完整的解決方案。 在 FEI FIB 200 現場使用獲得成功的基礎上，V600 FIB 可實現有效橫截面操作、成像以及透射電子顯微鏡 (TEM) 樣品制備所需的新一代靈活和性能。 V400ACE 聚焦離子束 (FIB) 系統融入了離子鏡筒設計、氣體輸送和終端探測技術的最新發展成果，以便在 65 nm 技術節點或更細微處實現快速、有效、具成本效益的高級集成電路編輯。 適於專業應用的定製產品 Vitrobot™ Mark IV Vitrobot Mark IV 是適用於水性（膠質）懸浮物速凍的全自動玻璃化設備，可滿足現代科學研究的需求。 其全新設計的觸摸屏用戶界面功能強大，易於使用，而其自動裝置能保證高質量的可重復性樣品冷凍和高樣品生產量。 MLA 和 QEMSCAN QEMSCAN 和 MLA 是專業的自動化礦物學解決方案，可對與采礦和能源行業勘探、開采和自然資源加工（礦產、煤炭、石油和天然氣）的商業應用密切相關的特徵進行成像和量化。 這些技術實現了米和納米之間的跨接，這對於參與礦物、岩石和人造材料表徵的地質學家、礦物學家和冶金學家而言至關重要。 CLM+ Full Wafer DualBeam™ 現今對流程式控制制和失效分析設備的高解析度圖像的需求日益增長，這也在不斷驅動對 TEM 成像技術的需求。 FEI CLM+ 特別適合用來生成非原位脫模和成像用的關鍵 TEM 薄片。 Sidewinder 離子鏡筒可以制備高生產量薄片，同時其卓越的低壓性能可確保精確 TEM 成像和 EDS 分析所需的無損傷銑蝕表面。 無與倫比的切割定位可確保准確捕捉所需的目標特徵。

G. 電鏡制備制樣離子束研磨系統哪家好

聚焦離子束(FIB)與掃描電子顯微鏡(SEM)耦合成為FIB-SEM雙束系統後，通過結合相應的氣體沉積裝置，納米操縱儀，各種探測器及可控的樣品台等附件成為一個集微區成像、加工、分析、操縱於一體的分析儀器。其應用范圍也已經從半導體行業拓展至材料科學、生命科學和地質學等眾多領域。

聚焦離子束技術（FIB）注意事項：

1、樣品大小5×5×1cm，當樣品過大需切割取樣。

2、樣品需導電，不導電樣品必須能噴金增加導電性。

3、切割深度必須小於10微米。

電鏡制備制樣離子束研磨系統要屬徠卡家比較好。當材料樣品表面為SEM或入射光顯微鏡做好准備時，樣品通常經過多次處理，直到被分析的層或表面被精密加工好。徠卡顯微系統固態技術的工作流程解決方案涵蓋了樣品制備所需的所有步驟。

當徠卡EM TXP將預先准備的所有步驟都整合在一台儀器時，徠卡EM TIC 3X 對幾乎任何材料進行最終的高質量表面處理。與徠卡EM VCT對接配置後，在適宜的環境中樣本就北轉移到（cryo）SEM中。

同時，徠卡顯微系統所提供的產品完全匹配用戶在TEM、SEM和AFM研究對中精確樣品制備的所有需求。每一個徠卡解決方案都由幾個設備組成，它們相互良好地結合在一起，為客戶的樣品形成無縫的制樣工作流程。

H. 晶元分析儀器及手段有哪些

晶元分析儀器有： 1 C-SAM（超聲波掃描顯微鏡)，無損檢查:１.材料內部的晶格結構，雜質顆粒．夾雜物．沉澱物．2. 內部裂紋. 3.分層缺陷.4.空洞,氣泡,空隙等. 德國 2 X－Ray（這兩者是晶元發生失效後首先使用的非破壞性分析手段），德國Feinfocus 微焦點Xray用途：半導體BGA，線路板等內部位移的分析 ；利於判別空焊，虛焊等BGA焊接缺陷.參數：標准檢測解析度＜500納米 ； 幾何放大倍數: 2000 倍 最大放大倍數: 10000倍 ；輻射小: 每小時低於1 μSv ； 電壓: 160 KV, 開放式射線管設計 防碰撞設計；BGA和SMT（QFP）自動分析軟體，空隙計算軟體，通用缺陷自動識別軟體和視頻記錄。這些特點非常適合進行各種二維檢測和三維微焦點計算機斷層掃描(μCT)應用。 Feinfocus微焦點X射線（德國） Y.COUGAR F/A系列可選配樣品旋轉360度和傾斜60度裝置。 Y.COUGAR SMT 系列配置140度傾斜軸樣品，選配360度旋轉台 3 SEM掃描電鏡/EDX能量彌散X光儀（材料結構分析/缺陷觀察，元素組成常規微區分析，精確測量元器件尺寸）, 日本電子 4 EMMI微光顯微鏡/OBIRCH鐳射光束誘發阻抗值變化測試/LC 液晶熱點偵測(這三者屬於常用漏電流路徑分析手段,尋找發熱點，LC要藉助探針台，示波器） 5 FIB做一些電路修改； 6 Probe Station 探針台/Probing Test 探針測試，ESD/Latch-up靜電放電/閂鎖效用測試（有些客戶是在晶元流入客戶端之前就進行這兩項可靠度測試，有些客戶是失效發生後才想到要篩取良片送驗）這些已經提到了多數常用手段。失效分析前還有一些必要的樣品處理過程，取die,decap（開封，開帽）,研磨,去金球 De-gold bump,去層,染色等，有些也需要相應的儀器機台，SEM可以查看die表面，SAM以及X－Ray觀察封裝內部情況以及分層失效。 除了常用手段之外還有其他一些失效分析手段，原子力顯微鏡AFM ,二次離子質譜 SIMS,飛行時間質譜TOF － SIMS ,透射電鏡TEM , 場發射電鏡,場發射掃描俄歇探針, X 光電子能譜XPS ,L-I-V測試系統，能量損失 X 光微區分析系統等很多手段，不過這些項目不是很常用。 FA步驟: 2 非破壞性分析：主要是超聲波掃描顯微鏡（C-SAM）--看有沒delamination，xray--看內部結構，等等； 3 電測：主要工具，萬用表，示波器，sony tek370a，現在好象是370b了； 4 破壞性分析：機械decap，化學 decap晶元開封機 半導體器件晶元失效分析 晶元內部分層，孔洞氣泡失效分析 C-SAM的叫法很多有，掃描聲波顯微鏡或聲掃描顯微鏡或掃描聲學顯微鏡或超聲波掃描顯微鏡(Scanning acoustic microscope）總概c-sam(sat)測試。 微焦點Xray用途：半導體BGA，線路板等內部位移的分析 ；利於判別空焊，虛焊等BGA焊接缺陷. 參數：標准檢測解析度＜500納米 ； 幾何放大倍數: 2000 倍 最大放大倍數: 10000倍 ；輻射小: 每小時低於1 μSv ； 電壓: 160 KV, 開放式射線管設計防碰撞設計；BGA和SMT（QFP）自動分析軟體，空隙計算軟體，通用缺陷自動識別軟體和視頻記錄。這些特點非常適合進行各種二維檢測和三維微焦點計算機斷層掃描(μCT)應用。晶元開封機DECAP主要用於晶元開封驗證SAM，XRAY的結果。

I. 2020-02-08-2小劉科研筆記之FIB-SEM雙束系統在材料研究中的應用

聚焦離子束掃描電鏡雙束系統（FIB-SEM）是在SEM的基礎上增加了聚焦離子束鏡筒的雙束系統，同時具備微納加工和成像的功能，廣泛應用於科學研究和半導體晶元研發等多個領域。本文記錄一下FIB-SEM在材料研究中的應用。

以目前實驗室配有的FIB-SEM的型號是蔡司的Crossbeam 540為例進行如下分析，離子束最高成像解析度為3nm，電子束最高解析度為0.9nm。該系統的主要部件及功能如下：

1.離子束： 濺射（切割、拋光、刻蝕）；刻蝕最小線寬10nm，切片最薄3nm。 

2.電子束 ： 成像和實時觀察

3.GIS(氣體注入系統)： 沉積和輔助刻蝕；五種氣體：Pt、W、SiO2、Au、XeF2(增強刻蝕SiO2)

4.納米機械手：  轉移樣品 

5.EDS： 成分定量和分布

6.EBSD ： 微區晶向及晶粒分布

7.Loadlock（樣品預抽室）： 快速進樣，進樣時間只需~1min

由上述FIB-SEM的一個部件或多個部件聯合使用，可以實現在材料研究中的多種應用，具體應用實例如下：

圖2a和b分別是梳子形狀的CdS微米線的光學顯微鏡和掃描電鏡照片，從光學顯微鏡照片可以看出在CdS微米線節點處內部含有其他物質，但無法確定是什麼材料和內部形貌。利用FIB-SEM在節點處定點切割截面，然後對截面成像和做EDS mapping，如圖2c、d、e和f所示，可以很直觀的得到在CdS微米線的節點處內部含有Sn球。

FIB-SEM制備TEM樣品的常規步驟如圖3所示，主要有以下幾步：

1）在樣品感興趣位置沉積pt保護層

2）在感興趣區域的兩側挖大坑，得到只有約1微米厚的薄片

3）對薄片進行U-cut，將薄片底部和一側完全切斷

4）緩慢移下納米機械手，輕輕接觸薄片懸空的一端後，沉積pt將薄片和納米機械手焊接牢固，然後切斷薄片另一側，緩慢升起納米機械手即可提出薄片

5）移動樣品台和納米機械手，使薄片與銅網（放置TEM樣品用）輕輕接觸，然後沉積pt將薄片和銅網焊接牢固，將薄片和納米機械手連接的一端切斷，移開納米機械手，轉移完成

6）最後一步為減薄和清洗，先用大加速電壓離子束將薄片減薄至150nm左右，再利用低電壓離子束將其減薄至最終厚度（普通TEM樣品<100nm，高分辨TEM樣品50nm左右，球差TEM樣品<50nm）

一種如圖4a所示的MoS2場效應管，需要確定實際器件中MoS2的層數及柵極（Ag納米線）和MoS2之間的距離。利用FIB-SEM可以准確的在MoS2場效應管的溝道位置，垂直於Ag納米線方向，提出一個薄片，並對其進行減薄，制備成截面透射樣。在TEM下即可得到MoS2的層數為14層（圖4c）， Ag納米線和MoS2之間的距離為30nm（圖4b）。

圖5是一種錳酸鋰材料的STEM像，該樣品是由FIB-SEM制備，圖中可以看到清晰的原子像。這表明FIB-SEM制備的該球差透射樣非常薄並且有很少的損傷層。

FIB-SEM還可以進行微納圖形的加工。

圖6a 是FIB-SEM在Au/SiO2上制備的光柵，光柵周期為150nm，光柵開口為75nm。

圖6b 是利用FIB-SEM在Mo/石英上做的切侖科夫輻射源針尖，針尖曲率半徑為17nm。

圖6c 是在Au膜上加工的三維對稱結構蜘蛛網。

圖6d 是FIB-SEM在硅上刻蝕的賀新年圖案，圖中最小細節尺寸僅有25nm。

FIB-SEM可以對材料進行切片式的形貌和成分三維重構，揭示材料的內部三維結構。大概過程如圖7a所示， FIB切掉一定厚度的樣品，SEM拍一張照片，重復此過程，連續拍上百張照片，然後將上百張切片照片重構出三維形貌。圖7b是一種多孔材料內部3×5×2um范圍的三維重構結果，其實驗數據是利用FIB-SEM採集，三維重構是利用Avizo軟體得到，其分辯率可達納米級，展示了內部孔隙的三維空間分布，並可以計算出孔隙的半徑大小、體積及曲率等參數。

利用FIB-SEM配有的納米機械手及配合使用離子束沉積Pt，可以實現微米材料的轉移，即把某種材料從一個位置（襯底）轉移到特定位置（襯底），並固定牢固。圖8是把四針氧化鋅微米線從矽片轉移到兩電極的溝道之間，從而制備成兩個微米線間距只有1um的特殊器件。

最後，FIB-SEM還有很多其他的應用，例如三維原子探針樣品制備，晶元線路修改等。總之FIB-SEM是材料研究中一個非常重要的手段。

不積珪步，無以至千里；不積細流，無以成江海。做好每一份工作，都需要堅持不懈的學習。

J. 沸點升高法測定物質分子量溶質可以選擇與溶劑混溶的物質嗎

可以
1.
沸點升高法測定物質分子量溶質,是可以選擇與溶劑混溶的物質。沸點升高法是當高分子溶液通過填充有特種多孔性填料的柱子時,溶液中高分子因其分子量的不同,而呈現不同大小的流體力學體積。
2.
柱子的填充料表面和內部存在著各種大小不同的孔洞和通道,當被檢測的高分子溶液隨著淋洗液引入柱子後,高分子溶質即向填料內部孔洞滲透,滲透的程度和高分子體積的大小有關。
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