秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于 2018 年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新 100”项目，通过筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，在企业发展的关键时期“帮一把”。五年以来，天时地利人和至，中国电镜产业迎来发展窗口期，国内电镜产业链企业们也纷纷抓住历史机遇，实现生机蓬勃的发展之势。2023 年迎来国产电镜的“全新时代”。此背景下，“创新100”项目组在2023年底走进13家中国电镜产业链代表性企业，邀请电镜专家联合走访，探寻中国电镜产业发展进展，为发展新阶段赋能，也为 2024 年即将在苏州举办的“第三届中国电镜产业化发展论坛”的内容筹备作前期调研。走访第3站，由仪器信息网编辑部主任傅晔、材料物性组编辑康鹏程组成的走访项目组走进深圳市速普仪器有限公司（以下简称“速普仪器”）深圳总部，速普仪器南区销售经理高瑾接待了走访一行人员。——企业发展进展2012年，深圳市速普仪器有限公司(SuPro Instruments)成立在深圳市南山高新科技园片区成立。这家新成立的公司拥有一群热爱产品设计与仪器开发的博士硕士年轻队伍，致力于材料表面处理和真空薄膜领域提供敏捷+精益级制备、测量和控制仪器，帮助客户提高产品的研发和生产效率、品质和使用体验。速普仪器最早从真空镀膜技术出发起步。由于白手起家，在创业初期面临诸如研发资金投入、专家背书等困难，但凭借自身的技术积累，从镀膜仪的阴极部分入手，逐步推动了产品产业化并支撑起了后续业务壮大。2016年，速普仪器利用镀膜仪阴极的销售额支撑了TEM透射电镜样品杆的等离子清洗仪、喷金仪、TEM样品杆存储站等产品的研发。到了2017年，速普仪器荣获国家高新技术产业企业的认证；2018年，喷金仪、TEM样品杆存储站、低真空等离子体清洗仪等上市；2019年，相关产品进一步升级迭代。到了2020年，疫情爆发，速普仪器面临挑战的同时也发现了新的机遇。疫情期间，由于美国的产品禁售和“卡脖子”问题，许多大公司开始寻求合作，以寻求将涂层应力仪技术应用于光电薄膜和半导体实验上，以替代国外的薄膜应力仪产品。随后，速普仪器迅速行动，与国内半导体大厂合作，不断优化产品，提高重复性和精度，并完成产品研发升级。2021年，薄膜应力仪产品成功获得批量订单，实现了重大突破。——助力国产替代薄膜应力作为半导体制程、MEMS微纳加工、光电薄膜镀膜过程中性能测试的必检项，其测试的精度、重复性、效率等因素为业界所重点关注。对应产品目前业界有两种主流技术流派：1）以美国FSM、KLA、TOHO为代表的双激光波长扫描技术（线扫模式），尽管是上世纪90年代技术，但由于其简单高效，适合常规Fab制程中进行快速QC，至今仍广泛应用于相关工厂。2）以美国kSA为代表的MOS激光点阵技术（2000年代技术，曾获业界R&D100大奖），抗环境振动干扰，精于局部区域内应力测量，这在研究局部薄膜应力均匀分布具有特定意义。2020年疫情爆发后，国内某知名半导体企业联系到速普仪器，询问是否能提供薄膜应力仪进口替代品。当时速普仪器已有的产品是FST1000，主要用于硬质涂层行业的薄膜检测。经过与该公司的沟通，速普仪器决定对设备进行升级。新产品将采用与MOS相同的方式，即矩阵形式的激光器，利用5×5激光点阵对样品表面进行扫描测量。但在实际测试阶段发现数据客观性不佳，因此研发人员将仪器调整为单点矩阵方式，并参考了市场上的现有设备原理。得益于进口设备研发较早，产品多年未更新，速普仪器拥有后发优势，可以利用更先进的技术进行产品开发。在升级后，研发人员将新产品FST2000带到半导体厂进行测试，但也遇到了一些问题，如重复性不佳等。机缘巧合之下，在朋友的介绍下，速普仪器与一家国内遥遥领先的半导体企业联系对接合作。针对产品开发的问题，不同于此前的企业，这家企业对速普仪器设备的开发要求更有连续性，不断帮助速普仪器与国外设备进行对比测试，找出差距和所需的数据。为此，速普仪器专门招聘了微电子专业人员进行了几个月的测试，包括环境、数据重复性和精度等方面。最终成功研发出薄膜应力仪FST5000。公司的产值也在疫情期间得到了极大的飞跃。——国产电镜发展观点售后成本融入制造成本中，把售后做在售前——高瑾表示，对于故障率的问题，公司注重预判和预防，而非事后处理。不会因为追求降低制造成本而在产品质量上偷工减料。现在人工成本高昂，考虑到差旅等开销，她认为过多的售后服务并不必要。她建议将资源更多地投入到产品前端，以提高产品质量和用户体验，从而赢得客户的口碑。解决仪器稳定性问题，规范化的批量生产非常必要——以喷金仪的生产为例，目前速普仪器已经完全实现了批量生产。对于小型产品，每批次可以生产约50台，从过去的纯手工制造（每年仅能产出几台）到现在能实现小批量生产，速普仪器内部付出了很多努力。起初，相关团队规模很小，不到10人。到2020年，速普仪器招聘了相关专业人才，并吸收了一些经验丰富的车间师傅，帮助公司将组装工作规范化。最终生产能力获得数量级提升。作为销售团队的一员，高瑾曾担心量产的前期投入和销售压力。但现在看来，为了解决产品稳定性的问题，特别是对于这类小仪器，进行批量生产是非常有必要的。虽然成本是一个考虑因素，但实际上，在规划合理的情况下，人工装配5台和50台所需的时间并不会相差太多。附1：2024年4月，“第三届中国电镜产业化发展论坛”将在苏州举办，现进入论坛内容筹备阶段，为更好解决产业痛点，切实助力产业发展，现向广大网友征集论坛内容建议，欢迎大家积极参与，建议被采用的网友或专家将获得论坛定向邀请函，邀请现场与电镜业界专家、企业精英共议行业发展！扫码填写论坛内容建议或点击链接填写：https://www.wjx.cn/vm/hxJFe0g.aspx#或直接邮件或电话沟通，邮箱：yanglz@instrument.com.cn，电话（同微信）：15311451191。附2：2023年年底中国电镜产业链系列走访名单走访企业聚束科技惠然科技速普仪器大束科技格微仪器康尔斯特国仪量子祺跃科技雷博科仪屹东光学苏州冠德上海精测纳克微束

1.为什么要检测薄膜应力？薄膜应力作为半导体制程、MEMS微纳加工、光电薄膜镀膜过程中性能测试的必检项，直接影响着薄膜器件的稳定性和可靠性，薄膜应力过大会引起以下问题：1.膜裂；2.膜剥离；3.膜层皱褶；4.空隙。针对薄膜应力的定量化表征是半导体制程、MEMS微纳加工、光电薄膜制备工艺流程中品检、品控和改进工艺的有效手段。（见图一）图一、薄膜拉/压内应力示意图（PIC from STI 2020: Ultraviolet to Gamma Ray, 114444N）2.薄膜应力测试方法及工作原理目前针对薄膜应力测试方法主要有两种：X射线衍射法和基片轮廓法。前者仅适用于完全结晶薄膜，对于纳米晶或非晶薄膜无法进行准确定量表征；后者几乎可以适用于所有类型的薄膜材料。关于两种测试方法使用范围及特点，请参考表一。表一、薄膜应力测试方法及特点测试方法适用范围优点局限X射线衍射法适用于结晶薄膜1.半无损检测方法；2.测量纯弹性应变；3.可测小范围表面（φ1-2mm）。1.织构材料的测量问题；2.掠射法使射线偏转角度受限；3.X射线应力常数取决于材料的杨氏模量E；4.晶粒过大、过小影响精度。基片轮廓法几乎所有类型的薄膜材料激光曲率法：1.非接触式/ 无损；2.使用基体参数，无需薄膜特性参数；3.大面积测试范围、快速、简单。1.要求试样表面平整、反射；2.变形必须在弹性范围内；3.毫米级范围内平均应力。探针曲率法（如台阶仪）：1.使用基体参数，无需薄膜特性参数；2.微米级微区到毫米级范围。1.接触式/有损；2.探针微米级定位困难导致测量数据重复性不够好。速普仪器自主研发生产的FST5000薄膜应力测量仪（见图二）的测试原理属于表一中的激光曲率法，该技术源自于中国科学院金属研究所和深圳职业技术学院相关研究成果转化（专利号：CN204854624U；CN203688116U；CN100465615C）。FST5000薄膜应力测量仪利用光杠杆测量系统测定样片的曲率半径，参见图三FST5000薄膜应力测量仪技术原理图。其中l和D分别表示试片（Sample）和光学传感器（Optical Detector）的移动距离， H1和H2分别表示试片与半透镜（Pellicle Mirror），以及半透镜与光学传感器之间的光程长。 图二、速普仪器FST5000薄膜应力测量仪示意图图三、FST5000薄膜应力测量仪技术原理图3.速普仪器FST5000薄膜应力测量仪技术特点及优势a.采用双波长激光干涉法，利用Stoney公式获得薄膜残余应力。该方法是目前市面上主流测试方法，包括美、日、德等友商均采用本方法，我们也是采用该测量方法的国内唯一供应商。并且相较于进口友商更进一步，速普仪器研发出独特的光路设计和相应的算法，进一步提高了测试精度和重复性。通过一系列的改进，使我们的仪器精度在国际上处于领先地位。（参考专利：ZL201520400999.9；ZL201520704602.5；CN111060029A）b.自动测量晶圆样品轮廓形貌、弓高、曲率半径和薄膜应力分布。我们通过改进数据算法，采用与进口友商不同的软件算法方案，最终能够获得薄膜应力面分布数据和样片整体薄膜应力平均值双输出。（参考中国软件著作权：FST5000测量软件V1.0，登记号：2022SR0436306）c.薄膜应力测试范围：1 MPa-10 GPa，曲率半径测试范围：2-20000m。基于我们多年硬质涂层应力测试经验，以及独特的样品台设计和持续改进的算法，FST5000薄膜应力测量仪可以实现同一台机器测试得到不同应用场景样品薄膜应力。具体而言，不但可以获得常规的小应力薄膜结果（应力值＜1GPa，曲率半径＞20m），同时我们还能够测量非常规小曲率半径/大应力数值薄膜（应力值＞1GPa，曲率半径＜20m）。目前即使国外友商也只能做到小应力测试结果输出。d.样品最大尺寸：≤12英寸，向下兼容8、6、4、2英寸。FST5000薄膜应力测量仪能够实现12英寸以下样品测试，主要得益于我们独特的样品台设计，光路设计及独特的算法，能够实现样品精准定位和数据结果高度重复性。（参考专利：ZL201520400999.9；ZL201520704602.5；CN111060029A）e.样品台：电动旋转样品台。通过独特的样品台设计，我们利用两个维度的样品运动（Y轴及360°旋转），实现12英寸以下样品表面全部位置覆盖及精准定位。（参考专利：ZL201520400999.9）f.样品基片校正：可数据处理校正原始表面不平影响（对减模式）。通过分别测量样品镀膜前后表面位形变化，利用原位对减方式获得薄膜残余应力面型分布情况。同样得益于我们独特的样品台设计和光路设计，保证镀膜前后数据点位置一一对应。4.深圳市速普仪器有限公司简介速普仪器（SuPro Instruments）成立于2012年，公司总部位于深圳市南山高新科技园片区，目前拥有北京和苏州两个办事处。速普仪器是国家高新技术企业和深圳市高新技术企业。公司拥有一群热爱产品设计与仪器开发的成员，核心团队来自中国科学院体系。致力于材料表面处理和真空薄膜领域提供敏捷+精益级制备、测量和控制仪器，帮助客户提高产品的研发和生产效率，以及更好的品质和使用体验。速普仪器宗旨：致力于材料表面处理和真空薄膜领域提供一流“敏捷+精益”级制备、测量和控制仪器。速普仪器核心价值观：有用有趣。

　　科学仪器行业活跃着一批拥有核心技术、产品具有良好市场潜力的中小仪器厂商，为更好地助力企业发展，仪器信息网在2021年继续推进国产科学仪器腾飞行动之“创新100”项目，以公益性的宣传报道和资源对接，助力行业筛选扶持真正具备自主创新能力的“种子选手”。2021年“创新100”第一站，仪器信息网带你走进深圳市速普仪器有限公司(以下简称：速普仪器)。　　从半路“转行”，到进入电镜制样行业　　速普仪器源于上一家公司内部孵化，实际独立运行于2014年，总部位于深圳市南山区高新科技园区，致力于微纳米薄膜领域提供敏捷+精益级制备、测量和控制仪器，协助客户提高研发和生产效率。　　公司创始团队求学和工作初始阶段本身就是从事材料及真空薄膜工艺领域的研究，当年做工艺困于制备装备的落后和有限条件，因而抱着自己去尝试优化改造的初心，半路“转行”进入镀膜设备仪器行业。正因为如此，相对于同行很多公司，速普团队开发设备或仪器的出发点是习惯性从使用者角度或从工艺角度去看待，而不只是从光机电设备仪器制造的角度去设计，这也成了速普产品的初心和特色。　　速普仪器创立伊始，聚焦于工业级真空等离子体在PVD物理气相沉积镀膜领域的应用。作为一家小公司对条件困顿感同身受，因此主要定位于开发敏捷+精益级设备和仪器去服务相关小公司，朴素地相信小公司之间协同联合也可以发挥相当的作用，山里的野百合也可以有春天。限于当时的认知和能力圈，前面三年这方面的探索并不成功。　　2017年起，速普团队开始关注等离子体在电镜领域的应用，发现有两个问题：1电镜领域无论从电镜本身到前处理制样仪器80%都是进口品牌; 2 过去20年电镜制样仪器的更新换代速度明显低于电镜本身性能的升级速度(大市场大公司受关注)。市面上亟需升级开发新一代的制样仪器去发挥出新一代电镜的最优性能。因此，速普仪器将自身基于工业级真空等离子体方面的理论认知和实践经验应用于电镜制样仪器领域，快速推出了一系列SEM扫描电镜和TEM透射电镜样品前处理设备。三年多时间大概推出了十余个产品，分别进行了多次迭代及定型。目前，这类产品已在公司销售额占比中逐步提升，预计将占公司销售额4成以上。　　速普仪器涉足的另一个领域是薄膜的检测和薄膜工艺过程控制仪器的开发。公司自2014年就推出针对硬质涂层领域的薄膜残余应力测试仪，随着近些年微纳加工或半导体行业的客户咨询量逐年攀升，而早期硬质涂层残余应力仪由于测试精度局限性已无法满足半导体行业客户的应用需求，公司在2018年末专门开发了一款高精度薄膜应力仪，于2019年底定型并设计生产出光电薄膜版应力仪FST2000。一年后，又继续迭代并升级相关产品，定型为FST5000系列。FST5000薄膜应力仪　　Easy to Be Different，Hard To Be Better　　当前，速普仪器拥有全职员工15人，另有多位兼职员工，其中研发人员占60%，博士、硕士占比近30%。过去几年的研发投入持续地占当年公司营收30%。目前，速普仪器主要与中科院体系下的研究所比如金属所、电工所、深圳先进技术研究院以及深圳职业技术学院等高校研究所有较为深入地合作。　　目前，速普仪器在电镜制样领域主推产品型号有两类：TEM/SEM样品离子清洗和离子溅射。SPC150等离子清洗仪　　SPC150样品杆等离子清洗仪，主要用于TEM样品杆检漏、等离子清洗、亲水活化、表面改性和真空存储等用途。该产品性能上可以替代进口同类主流产品，并且实现方式上有简单直接的微创新，比如样品等离子体分区处理(客户能够根据样品污染多少选择不同处理强度区域)。ISC150+RPS20离子溅射清洗仪　　另一个是ISC离子溅射仪系列，主要是附加了射频远程离子清洗模块。目前业界“标准”流程：样品制备-喷金/喷碳-电镜观察。速普团队发现在喷金仪本身增加一步离子清洗步骤，通过这种简单方便及低成本方式，可以显著地提升电镜图像衬度、去除碳氢污染，又不对样品本身造成离子损伤。“虽然是非常简单地方式，但我们很兴奋。行业不在乎多一个或少一个同质公司，但假若采用简单低成本方式，就可能给这个行业带来通用流程地改变和改善，协助客户发挥高性能电镜的真正能力。我们深知easy to be different，hard to be better。”　　在薄膜检测领域，速普仪器主推产品型号是FST系列薄膜应力仪，主要用于光电类薄膜和MEMS/IC领域薄膜应力测试。该产品主要特点及优势：采用双激光源，更简单地光路设计微创新，同时兼容业内两种主流扫描模式，即局部应力mapping面扫模式和整体应力线扫模式，实现1-5000MPa薄膜应力的精确测量。该产品技术源于速普仪器自2014年即推向市场的FST1000硬质涂层残余应力仪，只是FST5000测试精度更高一两个数量级。目前在同类产品中，速普是国产唯一生产商。　　速普仪器在科研领域和工业领域拥有大量典型客户，例如：中科院金属所、中科院深圳先进院、中科院兰州化物所、清华大学、北京航空航天大学，北京科技大学、南开大学、南方科技大学，以及富士康科技集团，瑞声科技股份有限公司，株洲钻石切削刀具股份有限公司等。速普人的心声是：“我们的初心就是针对具体的场景，尽量提供最合适的解决方案，至少要做到国内最好水平。相信长期来看客户是理性的，只要真正解决客户需求，销量是顺理成章的。”　　截止今日，速普仪器最早推出的球坑测厚仪销量已占国内同中产品8成市场占有率。FST1000硬质涂层残余应力仪销量占国内相关产品销量7成。电镜领域相关产品虽然推向市场较晚，但是发展较为迅猛，每年销售额基本都是100%左右同比增长。　　被客户和市场“推着”进入半导体领域　　华为被美国“断供”，中芯国际被列入美国商务部黑名单，半导体领域严峻的形势吸引牵动着公众的神经，也将大家的目光聚焦到国产半导体和芯片领域。　　速普仪器关注并开始踏入相关的市场并非主动选择，而是客户和市场“推着”进入的。前文提及，速普仪器在2014年即推出针对硬质涂层残余应力表征设备，由于硬质涂层测试的特点，该产品的光路设计和相关数据精度能够很好满足客户需求。但是从2018年开始，越来越多从事半导体行业的客户打电话或展会拜访，咨询公司是否能够满足光电类薄膜测试需求。速普仪器也曾经尝试过用现有产品测试光电薄膜的残余应力，但是获得数据根本没有重复性可言。经过内部讨论、技术探讨和市场调研，速普仪器通过对现有技术的摸索改进，最终在2019年底推出光电薄膜应力测试仪，用于解决精确表征制备薄膜应力数值或mapping分布，对于前道制备薄膜工艺进行指导和反馈。　　此外，速普仪器也在开发一些真空薄膜工艺制程控制仪器和核心部件。类似于电脑，MEMS或半导体设备整机国内已经逐步会做到集成，但组成这些整机设备的核心零部件大部分还是进口。而且这些零部件由于市场非常细分和涉及多学科技术交叉，开始阶段属于小而苦的行业，需要持续不成投资回报比例地投入和时间积累才能有所突破。速普人表示：“主航道有大公司去布局，在这些细分方向更能发挥我们团队多学科交叉背景优势，填补一些核心零部件产品国产空白。对于我们也愿意为中国半导体行业的崛起贡献绵薄之力。”　　当前，速普仪器还是希望能够在电镜前处理仪器和精益微纳米领域的薄膜检测、过程控制仪器两个领域发力。公司的初心和目标就是针对具体的应用场景，发挥创造力尽量为客户提供最合适的解决方案，至少要做到国内最好水平。“假如发现我们的产品通过几年都看不到做到国内数一数二的水准希望，我们会主动放弃这个产品，只是市场上另一个可有可无的同质产品或公司并不是我们的追求。”　　附：“创新100”介绍　　秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于2018年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目，通过筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，借助报道、走访、调研等方式，在企业发展的关键时期“帮一把”。　　项目自启动以来，已收到超过150家企业的踊跃申请，通过输出公益性的宣传报道，组织企业研学、参观交流、主题讨论等各类资源对接活动，得到广大科学仪器企业与用户单位的高度关注与一致好评，现已成为中国科学仪器市场颇具影响力的特色活动，对于提升国产仪器品牌影响力，为行业筛选优质仪器企业贡献重要力量。为延续“国产科学仪器腾飞行动”精神，筛选和服务更多国产科学仪器潜力企业，“创新100”将于2021年继续进行，为国产仪器企业输送更多公益资源。　　点击链接，立即报名：https://www.instrument.com.cn/zt/chuangxin100-2021

        近日，深圳市速普仪器有限公司在西安交通大学创新港校区顺利交付光电版薄膜应力测量仪FST2000。该项目系速普仪器今年继安徽某OLED显示屏公司和宁波大学两套已交付后的第三套FST2000，另外还有三套待交付及若干套即将执行采购。成功实现业界主流光电版薄膜应力仪的国产化替代。 薄膜应力作为半导体制程、MEMS微纳加工、光电薄膜镀膜过程中性能测试的必检项，其测试的精度、重复性、效率等因素为业界所重点关注。对应产品目前业界有两种主流技术流派：1）以美国FSM、KLA、TOHO为代表的双激光波长扫描技术（线扫模式），尽管是上世纪90年代技术，但由于其简单高效，适合常规Fab制程中进行快速QC，至今仍广泛应用于相关工厂。2）以美国kSA为代表的MOS激光点阵技术（2000年代技术，曾获业界R&D100大奖），抗环境振动干扰，精于局部区域内应力测量，这在研究局部薄膜应力均匀分布具有特定意义。做一个比喻，丘陵地貌，尽管整体平均地面是平整的，但是局部是起伏的。因此，第一种路线线扫模式主要测量晶圆薄膜整体平均应力，监控工序工艺的重复性有意义。但在监控或精细分析局部薄膜应力，第二种激光点阵技术路线具有特殊优势，比如在MEMS压电薄膜的应力和缺陷监控。作为国内同类产品的唯一供货商，速普仪器创造性的提出同时兼容测试效率和细节精度的方案，即激光点阵Mapping面扫模式（适合分析局部应力分布）和L-D线扫模式（适合快速QC质检）。并采用具有自主知识产权（CN201911338140.9）的新型光路设计（更简单可靠）。FST2000薄膜应力仪采用经典的激光曲率法，利用5×5激光点阵对样品表面进行扫描测量，自动获取样品表面曲率半径数值，并自动代入内置Stoney公式获取薄膜应力数值。FST2000薄膜应力测试范围：5MPa-5GPa；曲率半径/薄膜应力重复精度：＜1%（曲率半径＜20m），＜3%（曲率半径＜100m）；扫描步长：Min. 0.1mm；扫描数据点：Max. 1万点；可视化2D/3D显示。另外，针对不平整表面样品，本仪器具有对减功能模式，即镀膜前后数据点阵根据坐标点逐点对减获得真实薄膜曲率半径和应力分布，通过数据处理校正样品原始表面不平整的影响。同时，本仪器还具有直观且简单的操作界面。本地化技术团队能够提供便捷的售后服务。 深圳市速普仪器有限公司简介：