匀胶机旋涂仪原理

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匀胶机旋涂仪原理相关的仪器

  • 匀胶机,旋涂仪 400-860-5168转3241
    匀胶机,又称甩胶机、匀胶台、旋转涂胶机、旋转涂膜机、旋转涂层机、旋转涂布机、旋转薄膜机、旋转涂覆仪、旋转涂膜仪、匀膜机,英文叫Spin Coater或者Spin Processor。总的来说,他们原理都是一样的,既在高速旋转的基片上,滴注各类胶液,利用离心力使滴在基片上的胶液均匀地涂覆在基片上,厚度视不同胶液和基片间的粘滞系数而不同,也和旋转速度及时间有关。 匀胶机适用于半导体、硅片、晶片、基片、导电玻璃及制版等表面涂覆工艺, 可在工矿企业、科研、教育等单位作生产、科研、教学之用。匀胶机可以用于制作低于10nm厚度的薄膜,并且在清洗和刻蚀中也被广泛使用。 由我司提供的匀胶机,在高校、研究所及半导体产业享有很高的声誉,相信能满足您多种不同应用要求。产地:韩国ECOPIA公司型号:SP-6技术规格:1. 旋转衬底最大尺寸:四英寸、六英寸、八英寸、十二英寸等;2. 按客户需求提供整体解决方案,可以旋涂最小3mm, 最大1000mm衬底;3. 从手动到全自动溶质分配的选择范围宽大;4. 无振动转速最高5000RPM;5. 真空吸附,无污染;6. 台式匀胶机,占用空间小;7. 具备耐化学性的无缝聚丙烯外罩,并且匀胶机主机易清洗;8. 聚四氟乙烯(PTFE)的匀胶机可用于强腐蚀性化学材料;9. 液晶显示屏人机界面,甚至带着手套都可以方便使用;10.可以准确重复运行程序的数字程序控制系统;11. 高度灵活的多重可编程步骤组成复合程序;12. BLDC马达,高稳定性,无热量散发(优于DC马达);应用范围:可用于光刻胶(PR),聚酰亚胺(Polyimide),金属有机物(Metallo-organics),搀杂剂(Dopant),硅薄膜(Silica Film),以及大多数的有机溶液、水溶液;
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  • 匀胶机,旋涂仪 400-860-5168转3281
    仪器简介: MIDAS为匀胶机(又称为旋涂仪、甩胶机、Spin Coater等)的知名国际品牌,目前全球用户超过1800台,在高校、研究所及半导体产业享有很高的声誉,高性价比。匀胶机有许多名称:甩胶机、涂胶机、涂层机、旋转涂胶机、旋转涂膜机、旋转涂层机、旋转涂布机、旋转薄膜机、旋转涂膜仪等, 主要应用于溶胶凝胶(Sol-Gel)实验中的薄膜制作。其工作原理是高速旋转基片, 利用离心力使滴在基片上的胶液均匀的涂在基片上, 厚度视不同胶液和基片间的粘滞系数而不同, 也和旋转速度及时间有关。匀胶机适用于半导体、硅片、晶片、基片、导电玻璃及制版等表面涂覆工艺, 可在工矿企业、科研、教育等单位作生产、科研、教学之用。 马达的皮实耐用性能及高速旋转时转速的稳定性和均匀性是进口设备和国产设备的区别!! 此型号匀胶机在国内高校研究单位被广泛使用,是进口设备中性能价格比最高的型号,到货期短(一般2周到货),使用简单(用户均可自行安装操作),维修快捷,3年内正常使用不会出问题。 技术参数: 时间 Time : 1~999秒,可调节 基底尺寸 Substrate Size: ~ 4英寸/~6英寸/~8英寸可选择 卡盘旋转速度 Chuck Rotation Speed : 300~8000 rpm,直流伺服马达/交流伺服马达 匀胶状态 Spin State: 50步,20个方案控制(数字程序编辑) 面板数字式编程,液晶显示,操作方便 碗腔尺寸 Bowl Size: 8英寸,铝(经阳极氧化工艺)/12英寸,SUS 增/减速率 Accele/deceleration Rates: 可调节 真空卡盘 Vacuum Chuck : 铝(阳极氧化),乙缩醛(Acetal) 电源 Electrical Power : 220V, 5A 自带无油真空泵 Oilless Vacuum Pump: - 650 mmHg 尺寸(mm) Dimension: 230 X 340 X 260 / 390 X 570 X 280 主要特点: 1) 桌上型匀胶机,涂膜厚度范围:100nm~100um; 2) 可用于光刻胶(PR),聚酰亚胺(Polyimide),金属有机物(Metallo-organics),搀杂剂(Dopant),硅薄膜(Silica Film),以及大多数的有机溶液、水溶液; 3) 紧凑型设计,用户编辑、控制、存储、取出涂胶程序,易于操作; 4) 加速及减速速率基于设定的时间/转速(Ramp Time/RPM value)自动计算; 5) 用户通过匀胶机前面板显示屏和按钮进行编辑、控制、存储、取出涂胶程序,并进行实验操作。
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  • 匀胶旋涂仪 400-860-5168转3726
    CIF匀胶机转速稳定、启动迅速,旋涂均匀,操作简单,结构紧凑实用,为实验室提供了理想的解决方案。广泛应用于微电子、半导体、新能源、化工材料、生物材料、光学,硅片、载玻片,晶片,基片,ITO 导电玻璃等工艺制版表面涂覆等。产品特点v 采用闭环控制伺服电机,数字式增速信号反馈,速匀准确,寿命长,保证匀胶的均一性。v 5寸全彩触摸屏,智能程序化可编程操控显示,标配10个匀胶梯度阶段(速度和时间梯度设置),可选配10个可编程程序,每个程序下可设置10个匀胶梯度阶段,z多100个阶段。v 内置水平校准装置,大限度的保证旋涂均匀,可对大小不同规格的基片进行旋涂。v 多重安全保护:? 电磁安全开关,盖子打开卡盘停止,保证安全;? 盖子自锁功能,防止飞片盖弹开伤人;? 双重安全上盖,聚四氟嵌镶钢化玻璃,避免单一玻璃或者亚克力上盖飞片伤人,大限度保证实验人员安全。v 样品托盘卡口和样品托盘之间三重密封安全保护,有效降低电机进胶的风险。v 一机两用,根据不同样品可选真空吸盘和非真空卡盘两种旋涂方式。v 符合人体功能学的水平取放样品旋涂托盘设计,取放样品更方便。v 不锈钢喷塑涂层旋涂壳体,旋涂腔体采用PTFE材料。旋涂托盘采用聚丙烯(NPP-H)材料,耐酸碱防腐蚀,保证仪器在苛刻条件下仍能正常运行。v 上下双腔体设计,较大的上腔体便于擦拭去除胶液,锥形下腔体结构设计便于收集胶液,并带废胶收集装置v 可选氮气吹干、氮气保护,自动滴胶或简易滴胶装置,提供更多的操作便利性。v 适用硅片、玻璃、石英、金属、GaAs,GaN,InP 等多种材料。 技术参数型号转速(转/分)转速稳定度匀胶时间旋涂基片尺寸mm外型尺寸(LxWxH)mmSC150-10000±1%0-2000秒圆片Φ5-Φ100,方片z大100x100310x260x250
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  • 【分享】不是所有的匀胶机都叫旋涂仪的!

    不是所有的匀胶机都叫旋涂仪的!It’s not only Spin Coater, it’s Spin Processor!——匀胶机顾名思义,一种可以“让胶液均匀涂敷的机器”。MYCRO的MSC-650S所有数据结果都可以通过电脑输出并予以保存。完成从单纯旋转机器到旋涂仪器的升级。匀胶机是一种常见用于材料薄膜制备工艺的实验室设备,它的原理相对比较简单,利用电机高速旋转时所产生的离心力使得试液或者胶液均匀地涂敷在基底材料的表面,顾名思义,一种可以“让胶液均匀涂敷的机器”。匀胶机有很多称谓,匀胶台,旋转涂膜机,旋转涂层机或者旋转涂敷机等等,它的英文是 Spin Coater(旋转涂膜的意思)。匀胶机既然是科研开发上制备薄膜材料必备的方法之一,使用者对于该设备最大的期待就在于其能够“均匀”地涂敷试液或者胶液。通常我们会用均一性和可重复性来衡量薄膜材料制备的好坏。国内外对于这种匀胶旋涂设备的发展呈现出很大的差距。中国国内最先开展匀胶机研制的单位是中科院微电子所,推出的KW-4A型号的匀胶机,具有低速起步和高速旋转两个单位。国外的高性能匀胶机最早则集中在美国和德国。后来随着半导体工业的发展,日韩等国家也开发出性价比较高的匀胶机器。日韩等国随着在半导体制程,LCD,TFT显示材料的研发制造等领域的发展占据先机,所开发的产品基本上集中于半导体湿制程系列工艺中的自动化控制系统,由于涉及到与其它工序的自动化集成的趋势,故产品价格高得也令人咂舌。目前美德诸多公司也放弃利润低下的单独功能的匀胶产品发展,全部集中于半导体整体工艺的解决方案提供。MYCRO美国产的匀胶设备MSC-650S系列,除了对于转速的精密控制以外(转速范围50~12000转/分,分辨率小于0.5转/分,可重复性小于±0.5转/分,由美国NIST工业标准认证,无需再校准,加速度可达80000RPM/S,最低则可达1RPM/S),加速时间可调范围1秒至99分59.9秒,最小增加度0.1秒。MYCRO的MSC-650S匀胶机还可以通过与电脑链接,以及随机附带的SPIN分析软件,对于每次实验结果进行分析调试,并挑选出最佳的制备过程。所有数据结果都可以通过电脑输出并予以保存。完成从单纯旋转机器到旋涂仪器的升级。

  • 【分享】选购匀胶机(spin coater)的三要素

    选购匀胶机(spin coater)的三要素 匀胶机有很多种称谓,(英文叫Spin Coater或者Spin Processor),又称甩胶机、匀胶台、旋转涂胶机、旋转涂膜机、旋转涂层机、旋转涂布机、旋转薄膜机、旋转涂覆仪、旋转涂膜仪、匀膜机,总的来说,他们原理都是一样的,既在高速旋转的基片上,滴注各类胶液,利用离心力使滴在基片上的胶液均匀地涂覆在基片上,厚度视不同胶液和基片间的粘滞系数而不同,也和旋转速度及时间有关。 针对目前匀胶机市场品牌众多,良莠不齐现象,笔者结合自己多年从事匀胶机技术服务的实际经验。帮助广大用户提高辨别能力,为用户提供了直观明确的选择标准。 从其原理来说,我们可以看出选购匀胶机需要注意的三个要素: 1、 旋转速度 转速的快慢和控制精度直接关系到旋涂层的厚度控制和膜层均匀性。如果标示的转速和电机的实际转速如果误差很大,对于要求精密涂覆的科研人员来说是无法获得准确的实验数据的。国产的某些匀胶机只能提供转速范围,并不能精确标定实时的转速。进口的匀胶机虽然大部分能标定转速,但是大部分转速精度没有国际标准认定。建议购买转速控制方面有国际认定标准的,比如:美国NIST标准等。 2、 真空吸附系统的构造 真空泵一定要无油的,压力标定准确,国内生产的无油真空泵实在不敢恭维。因为任何的油污都可能堵塞真空管道,如果真空吸附力降低,会导致基片吸附不住而产生“飞片”的情况,还会让滴胶液不慎进入真空管道系统造成完全堵塞。用过国产匀胶机的客户常常会关心怎么清洗的问题,这一点许多国外的匀胶机做得不错,他们有通过联动机制,如果真空吸附力不够的时候,不会开始旋转。 3、 材质的选择 对于半导体化工行业的应用来说,材质的选择尤为关键,大部分匀胶机采用的是不锈钢或者普通塑料材质,因为这种材质的成本很低,不锈钢的对于各类化工胶液的抗腐蚀性不太好,塑料对于较高温度和压力下易产生变形。如果这种变形引起托盘的位置失去水平的话,将会导致旋涂时,时高时低的颠簸状态。自然无法得到好的旋涂效果。例如美国Laurell的WS-400B,500B,650等型号都是采用天然聚丙烯(NPP)或者聚四氟乙烯(特氟隆, PTFE)材质。这两种材质具备绿色环保、节约资源、重量轻、强度大、抗冲击性能好、坚固耐用、花纹自然、光泽度好等优点。

  • 立轴混凝土搅拌机——效率高、匀质好的“全能战士”

    针对于混凝土物料的复杂多样性,青岛迪凯设计的立轴混凝土搅拌机采用行星搅拌原理,自转与公转相结合,可以将搅拌物料快速分散,再通过强有力的搅拌作用力来实现物料的高匀质混合效果。立轴混凝土搅拌机可以根据搅拌物料的组分进行有效的计量配比,自动化程度高,大大减少了人工成本的支出。立轴混凝土搅拌机升级的搅拌工艺,完善的质量控制体系,在很大程度上推进了混凝土行业领域的高标准化进程,成为行业认可的“全能战士”。[img=,600,600]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406250942343383_910_5336215_3.jpg!w600x600.jpg[/img]

匀胶机旋涂仪原理相关的耗材

  • erichsen358螺旋涂膜棒
    erichsen358螺旋涂膜棒测试原理: 适用于卡纸、塑料薄片、皮革、纺织品等各种柔软基底表面通常不平整或有部分隆起,用一般的刮刀型涂膜器会产生厚度不均的涂层。采用螺旋涂膜器可解决这个问题。当涂膜器在基底上拖动时会将基底碾压平整。涂膜器上螺纹形成的沟槽用来产生指定厚度的膜。理论膜厚由螺纹间隙决定。涂膜器安装在一个带把手的支架上,耐腐蚀。1. 涂层厚度主要分为三种: 理论湿膜厚度、实际湿膜厚度和干膜厚度。 理论湿膜厚度即是涂膜器刃口到涂膜平面间矩。然而,当涂膜器在基面上进行涂膜时,由于材料流动性和涂膜速度的作用,膜层会产生一定的剪切现象,从而导致实际湿膜厚度比理认值小(一般为理论值的60~70%,经干燥后膜层体积缩小,干膜厚度约为实际湿膜厚度的40~50%)。 2. 使用棒型涂膜器时,如果储料宽度较用于进行涂膜的间隙(即涂膜器与基面存在间隙的部分)宽度宽涂膜层边缘部分将比原期望值增加一个无法控制的增量,进而给理论湿膜厚度带来误差。而ERICHSEN涂膜器消除了这种不精确度的根源。
  • 德国IKA匀浆杯、研磨机配件
    MultiDrive BL 2000 Blender vesselBL 2000匀浆杯与IKA MultiDrive basic 配合使用,特别适用于各类样品的湿磨处理,如肉类、香肠、大豆、青贮饲料、蔬菜等。 该容器所有零件均可用洗碗机清洗。匀浆刀头易于拆卸,以方便对其进行彻底清洁。 该匀浆杯标准不锈钢刀头。技术参数工序类型分批处理工作原理混合速度范围3000 - 20000 rpm最大圆周速度78.5 m/s最大使用容积2000 ml最大给料颗粒30 mm冲击/剪切刀头材料不锈钢1.4034材料(其他)不锈钢、PCTG、聚四氟乙烯、硅胶、碳化硅工作时间 开30 min工作时间 关10 minFDA合规性是多次使用是可洗碗机清洗是数据传输驱动器/容器无线射频识别监控维护时间是温度测量是温度测量精度0.1 K温度测量精确性±1 K最低温度限制。-50 °C最高温度限制。80 °C刀头/刀具直径75 mm外形尺寸180 x 280 x 220 mm重量1.25 kg允许环境温度5 - 40 °C允许相对湿度80 %
  • 涡旋混匀模块
    1涡旋速度2000rpm,高效混匀2适配标准样品瓶型号:2mL/10mL/20mL3支持一个定制样品瓶空位

匀胶机旋涂仪原理相关的资料

匀胶机旋涂仪原理相关的资讯

  • 微生物气溶胶浓缩器工作原理怎样使用
    青岛路博的马德我不敢说我们的产品一定如何但我敢说,我们的服务一定真诚只要您有需要,我们有能力,一定让您满足 我们的产品不仅仅您看到的这条,还有许多对于环保的器材,有关环保的仪器仪表您有需要,尽管联系公司名称:青岛路博环保科技有限公司地址:青岛市城阳区金岭工业园锦宏西路与微生物气溶胶浓缩器是基于虚拟冲击浓缩法原理 ,为解决低浓度微生物气溶胶采集问题而研制的一种具有微生物气溶胶前置浓缩功能、且与标准微生物采样器配套的新型仪器,旨在提供一种高效率生物浓缩器,为微生物污染的检测和研究提供支持。 本产品符合标准《GB/T 18204.5-2013 公共场所卫生检验方法 第5部分:集中空调通风系统》和卫生行业标准《WS 394-2012 公共场所集中空调通风系统卫生规范》要求,采集集中空调送风,检测其中的嗜肺军团菌。采集流量大,使需要的粒子短时间浓缩到采样器中,避免长时间采样带来的生物活性损失,提高采样器的现场实用性。 主要技术指标:l 总气路流(50~130)L/min可调,允许误差±5%;l 接生物采样器(采样瓶)后浓缩气路流量(5~15)L/min可调,允许误差±5%;l 总气路流量及浓缩气路流量重复性误差±2%l 输入气路负载能力(接分离器):≥2KPal 浓缩气路负载能力:≥50KPal 对于3um以上生物粒子的捕集效率大于80%,理论浓缩比1:10。l 定时功能:1秒-99小时59分59秒l 双路同时采集l 流量手动调节l 备可升降云台,可根据现场情况调节采样头高度3米(或4米选配) 青岛路博建业有限公司是一家集环保科研、设计、生产、维护、销售和系统集成为一体的综合性高科技企业。我们不仅有的销售团队,还有专业的技术团队和售后服务人员,为你的购买使用提供一站式服务。为什么选路博1.路博有自己的工厂,有专业的技术团队,保证产品质量。2.路博有的销售团队和售后服务,一年质保,终身维护,可以视频教授产品使用方法或现场指导。3.厂家直销,没有中间商赚差价,保护客户利益.
  • 聚焦离子束(FIB)技术原理与发展历史
    20世纪以来,微纳米科技作为一个新兴科技领域发展迅速,当前,纳米科技已经成为21 世纪前沿科学技术的代表领域之一,发展作为国家战略的纳米科技对经济和社会发展有着重要的意义。纳米材料结构单元尺寸与电子相干长度及光波长相近,表面和界面效应,小尺寸效应,量子尺寸效应以及电学,磁学,光学等其他特殊性能、力学和其他领域有很多新奇的性质,对于高性能器件的应用有很大潜力。具有新奇特性纳米结构与器件的开发要求开发出具有更高精度,多维度,稳定性好的微纳加工技术。微纳加工工艺范围非常广泛,其中主要常见有离子注入、光刻、刻蚀、薄膜沉积等工艺技术。近年来,由于现代加工技术的小型化趋势,聚焦离子束(focused ion beam,FIB)技术越来越广泛地应用于不同领域中的微纳结构制造中,成为微纳加工技术中不可替代的重要技术之一。FIB是在常规离子束和聚焦电子束系统研究的基础上发展起来的,从本质上是一样的。与电子束相比FIB是将离子源产生的离子束经过加速聚焦对样品表面进行扫描工作。由于离子与电子相比质量要大的非常多,即时最轻的离子如H+离子也是电子质量的1800多倍,这就使得离子束不仅可以实现像电子束一样的成像曝光,离子的重质量同样能在固体表面溅射原子,可用作直写加工工具;FIB又能和化学气体协同在样品材料表面诱导原子沉积,所以FIB在微纳加工工具中应用很广。本文主要介绍FIB技术的基本原理与发展历史。离子源FIB采用离子源,而不是电子束系统中电子光学系统电子枪所产生的加速电子。FIB系统以离子源为中心,较早的离子源由质谱学与核物理学研究驱动,60年代以后半导体工业的离子注入工艺进一步促进离子源开发,这类离子源按其工作原理可粗略地分为三类:1、电子轰击型离子源,通过热阴极发射的电子,加速后轰击离子源室内的气体分子使气体分子电离,这类离子源多用于质谱分析仪器,束流不高,能量分散小。2、气体放电型离子源,由气体等离子体放电产生离子,如辉光放电、弧光放电、火花放电离子源,这类离子源束流大,多应用于核物理研究中。3、场致电离型离子源是利用针尖针尖电极周围的强电场来电离针尖上吸附的气体原子,这种离子源多应用于场致离子显微镜中。除场致电离型离子源外,其余离子源均在大面积空间内(电离室)生成离子并由小孔引出离子流。故离子流密度低,离子源面积大,不适合聚焦成细束,不适合作为FIB的离子源。20世纪70年代Clampitt等人在研究用于卫星助推器的铯离子源的过程中开发出了液态金属离子源(liquid metal ion source,LMIS)。图1:LMIS基本结构将直径为0.5 mm左右的钨丝经过电解腐蚀成尖端直径只有5-10μm的钨针,然后将熔融状态的液态金属粘附在针尖上,外加加强电场后,液态金属在电场力的作用下形成极小的尖端(约5 nm的泰勒锥),尖端处电场强度可达10^10 V/m。在这样高电场作用下,液尖表面金属离子会以场蒸发方式逸散到表面形成离子束流。而且因为LMIS发射面积很小,离子电流虽然仅有几微安,但所产生电流密度可达到10^6/cm2左右,亮度在20μA/Sr左右,为场致气体电离源20倍。LMIS研究的问世,确实使FIB系统成为可能,并得到了广泛的应用。LMIS中离子发射过程很复杂,动态过程也很复杂,因为LMIS发射面为金属液体,所以发射液尖形状会随着电场和发射电流的不同而改变,金属液体还必须确保不间断地补充物质的存在,所以发射全过程就是电流体力学和场离子发射相互依赖和相互作用的过程。有分析表明LMIS稳定发射必须满足三个条件:(1)发射表面具有一定形状,从而形成一定的表面电场;(2)表面电场足以维持一定的发射电流与一定的液态金属流速;(3)表面流速足以维持与发射电流相应的物质流量损失,从而保持发射表面具有一定形状。从实用角度,LMIS稳定发射的一个最关键条件:制作LMIS时保证液态金属与钨针尖的良好浸润。由于只有将二者充分持续地粘附在一起,才能够确保液态金属很好地流动,这一方面能够确保发射液尖的形成,同时也能够确保液态金属持续地供应。实验发现LMIS还有一些特性:(1) 存在临界发射阈值电压。一般在2 kV以上;电压超过阈值后,发射电流增加很快。(2) 空间发射角较大。离子束的自然发射角一般在30º左右;发射角随着离子流的增加而增加;大发射角将降低束流利用率。(3) 角电流密度分布较均匀。(4) 离子能量分散大(色差)。离子能散通常约为4.5 eV,能散随离子流增大而增大,这是由于离子源发射顶端存在严重空间电荷效应所致。由于离子质量比电子质量大得多,同一加速电压时离子速度比电子速度低得多,离子源发射前沿空间电荷密度很大,极高密度离子互斥,造成能量高度分散。减小色差的一个最有效的办法是减小发射电流,但低于2uA后色差很难再下降,维持在4.5eV附近。继续降低后离子源工作不稳定,呈现脉冲状发射。大能散使离子光学系统的色差增加,加重了束斑弥散。(5) LMIS质谱分析表明,在低束流(≤ 10 μA)时,单电荷离子几乎占100%;随着束流增加,多电荷离子、分子离子、离子团以及带电金属液滴的比重增加,这些对聚焦离子束的应用是不利的。以上特性表明就实际应用而言,LMIS不应工作在大束流条件下,最佳工作束流应小于10μA,此时,离子能量分散与发散角都小,束流利用率高。LMIS最早以液态金属镓为发射材料,因为镓熔融温度仅为29.8 ºC,工作温度低,而且液态镓极难挥发、原子核重、与钨针的附着能力好以及良好的抗氧化力。近些年经过长时间的发展,除Ga以外,Al、As、Au、B、Be、Bi、Cs、Cu、Ge、Fe、In、Li、Pb、P、Pd、Si、Sn、U、Zn都有报道。它们有的可直接制成单质源;有的必须制成共熔合金(eutectic alloy),使某些难熔金属转变为低熔点合金,不同元素的离子可通过EXB分离器排出。合金离子源中的As、B、Be、Si元素可以直接掺杂到半导体材料中。尽管现在离子源的品种变多,但镓所具有的优良性能决定其现在仍是使用最为广泛的离子源之一,在一些高端型号中甚至使用同位素等级的镓。FIB系统结构聚焦离子束系统实质上和电子束曝光系统相同,都是由离子发射源,离子光柱,工作台以及真空和控制系统的结构所构成。就像电子束系统的心脏是电子光学系统一样,将离子聚焦为细束最核心的部分就是离子光学系统。而离子光学与电子光学之间最基本的不同点:离子具有远小于电子的荷质比,因此磁场不能有效的调控离子束的运动,目前聚焦离子束系统只采用静电透镜和静电偏转器。静电透镜结构简单,不发热,但像差大。图2:聚焦离子束系统结构示意图典型的聚焦离子束系统为两级透镜系统。液态金属离子源产生的离子束,在外加电场( Suppressor) 的作用下,形成一个极小的尖端,再加上负电场( Extractor) 牵引尖端的金属,从而导出离子束。第一,经过第一级光阑后离子束经过第一级静电透镜的聚焦和初级八级偏转器对离子束的调节来降低像散。通过一系列可变的孔径(Variable aperture),可以灵活地改变离子束束斑的大小。二是次级八极偏转器使得离子束按照定义加工图形扫描加工而成,利用消隐偏转器以及消隐阻挡膜孔可以达到离子束消隐的目的。最后,通过第二级静电透镜,离子束被聚焦到非常精细的束斑,分辨率可至约5nm。被聚焦的离子束轰击在样品表面,产生的二次电子和离子被对应的探测器收集并成像。离子与固体材料中的原子碰撞分析作为带电粒子,离子和电子一样在固体材料中会发生一系列散射,在散射过程中不断失去所携带的能量最后停留在固体材料中。这其中分为弹性散射和非弹性散射,弹性散射不损失能量,但是改变离子在固体中的飞行方向。由于离子和固体材料内部原子质量相当,离子和固体材料之间发生原子碰撞会产生能量损失,所以非弹性散射会损耗能量。材料中离子的损失主要有两个方面的原因,一是原子核的损失,离子与固体材料中原子的原子核发生碰撞,将一部分能量传递给原子,使得原子或者移位或者与固体材料的表面完全分离,这种现象即为溅射,刻蚀功能在FIB加工过程中也是靠这种原理来完成。另一种损失是电子损失:将能量传递给原子核周围的电子,使这些电子或被激发产生二次电子发射,或剥离固体原子核周围的部分电子,使原子电离成离子,产生二次离子发射。离子散射过程可以用蒙特卡洛方法模拟,具体模拟过程与电子散射过程相似。1.由原子核微分散射截面计算总散射截面,据此确定离子与某一固体材料原子碰撞的概率;2.随机选取散射角与散射平均自由程,计算散射能量的核损失与电子损失;3.跟踪离子散射轨迹直到离子损失其全部携带能量,并停留在固体材料内部某一位置成为离子注入。这一过程均假设衬底材料是原子无序排列的非晶材料且散射具有随机性。但在实践中,衬底材料较多地使用了例如硅单晶这种晶体材料,相比之下晶体是有晶向的,存在着低指数晶向,也就是原子排列疏密有致,离子一个方向“长驱直入”时穿透深度可能增加几倍,即“沟道效应”(channeling effect)。FIB的历史与现状自1910年Thomson发明气体放电型离子源以来,离子束已使用百年之久,但真正意义上FIB的使用是从LMIS发明问世开始的,有关LMIS的文章已做了简单介绍。1975年Levi-Setti和Orloff和Swanson开发了首个基于场发射技术的FIB系统,并使用了气场电离源(GFIS)。1975年:Krohn和Ringo生产了第一款高亮度离子源:液态金属离子源,FIB技术的离子源正式进入到新的时代,LMIS时代。1978年美国加州的Hughes Research Labs的Seliger等人建造了第一套基于LMIS的FIB。1982年 FEI生产第一只聚焦离子束镜筒。1983年FEI制造了第一台静电场聚焦电子镜筒并于当年创立了Micrion专注于掩膜修复用聚焦离子束系统的研发,1984年Micrion和FEI进行了合作,FEI是Micrion的供应部件。1985年 Micrion交付第一台聚焦离子束系统。1988年第一台聚焦离子束与扫描电镜(FIB-SEM)双束系统被成功开发出来,在FIB系统上增加传统的扫描电子显微系统,离子束与电子束成一定夹角安装,使用时试样在共心高度位置既可实现电子束成像,又可进行离子束处理,且可通过试样台倾转将试样表面垂直于电子束或者离子束。到目前为止基本上所有FIB设备均与SEM组合为双束系统,因此我们通常所说的FIB就是指FIB-SEM双束系统。20世纪90年代FIB双束系统走出实验室开始了商业化。图3:典型FIB-SEM 双束设备示意图1999年FEI收购了Micrion公司对产品线与业务进行了整合。2005年ALIS公司成立,次年ZEISS收购了ALIS。2007年蔡司推出第一台商用He+显微镜,氦离子显微镜是以氦离子作为离子源,尽管在高放大倍率和长扫描时间下它仍会溅射少量材料但氦离子源本来对样品的损害要比Ga离子小的多,由于氦离子可以聚焦成较小的探针尺寸氦离子显微镜可以生成比SEM更高分辨率的图像,并具有良好的材料对比度。2011年Orsay Physics发布了能够用于FIB-SEM的Xe等离子源。Xe等离子源是用高频振动电离惰性气体,再经引出极引出离子束而聚焦的。不同于液态Ga离子源,Xe等离子源离子束在光阑作用下达到试样最大束流可达2uA,显著增强FIB微区加工能力,可以达到液态Ga离子FIB加工速度的50倍,因此具有更高的实用性,加工的尺寸往往达到几百微米。如今FIB技术发展已经今非昔比,进步飞快,FIB不断与各种探测器、微纳操纵仪及测试装置集成,并在今天发展成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的功能极其强大的综合型加工与表征设备,广泛的进入半导体行业、微纳尺度科研、生命健康、地球科学等领域。参考文献:[1]崔铮. 微纳米加工技术及其应用(第2版)(精)[M]. 2009.[2]于华杰, 崔益民, 王荣明. 聚焦离子束系统原理、应用及进展[J]. 电子显微学报, 2008(03):76-82.[3]房丰洲, 徐宗伟. 基于聚焦离子束的纳米加工技术及进展[J]. 黑龙江科技学院学报, 2013(3):211-221.[3]付琴琴, 单智伟. FIB-SEM双束技术简介及其部分应用介绍[J]. 电子显微学报, 2016, v.35 No.183(01):90-98.[4]Reyntjens S , Puers R . A review of focused ion beam applications in microsystem technology[J]. Journal of Micromechanics & Microengineering, 2001, 11(4):287-300.
  • 透射电镜原位样品杆加热芯片设计原理解析
    透射电镜原位样品杆加热芯片设计原理解析 引言在上一篇文章《透射电镜原位样品杆加热功能 4 大特性解析》里,我们以 Wildfire 原位加热杆为例,为大家详细介绍了 DENS 样品杆加热功能在控温精准、图像稳定、高温能谱、加热均匀四个方面的具体表现。通过这篇文章,相信大家对 MEMS 芯片的优良性能有更进一步的了解。 本文将以透射电镜原位样品杆加热芯片的改变为例,与大家深入探讨芯片加热设计具体的变化细节。 01. 加热线圈的变化 1.1 线圈尺寸缩小,“鼓胀”现象得到明显抑制 图 1:新款芯片 图 2:旧款芯片 仔细观察上图中两款芯片的加热区,可以发现新款芯片的加热线圈要明显比旧款小很多。再观察下面的特写视频我们可以看到,加热线圈的形状也有明显变化。新款的是圆形螺旋,旧款的是方形螺旋。 线圈尺寸缩小后,加热功率减小,由加热所导致的“鼓胀”现象也会得到抑制。所谓“鼓胀”是指芯片受热时,支撑膜在 Z 轴方向上的突起。在透射电镜中原位观察样品时,支撑膜的突起会使得样品脱离电子束焦点,导致图像模糊,不得不重新调焦;甚至有时会漂出视野,再也找不到样品。这样一来,就会错失原位变温过程中那些瞬息即逝的实验现象。 1.2 加热时红外辐射减少 尺寸缩小、加热功率减小,所带来的另一个好处就是加热时红外辐射减少,从而对能谱分析的干扰就会降低。这意味着即便在更高温度下,依然能够进行稳定可靠的能谱分析。 图 3:使用新款芯片时,铂/钯纳米颗粒在高温下的能谱结果。 1.3 温度均匀性提升 此外,形状从方形变为圆形,优化了加热区域的温度分布情况,温度均匀性更好,可以达到 99.5% 的温度均匀度。图 4:新款芯片加热时的温度分布情况 02. 电子透明窗口的变化 2.1 电子透明窗口种类多样化 除了线圈尺寸、形状不同之外,新旧两款芯片所用来承载样品的电子透明窗口也明显不同。旧款设计中,窗口都是形状相同的长条,分布在方形螺旋之间。而在新款设计中,窗口种类则更加多样化,根据形状和位置不同可分为三类窗口,适用于不同的制样需求。 图 5:新款芯片中透明窗口分三类,可以适用于不同的样品需求。 红色窗口:圆形窗口,周围宽敞,没有遮挡,适合以各种角度放置 FIB 薄片。蓝色窗口:位于线圈最中心,加热均匀性最好,周围的金属也可以抑制荷电,适合对温度均匀性要求很高的原位实验,也适合放置易荷电的样品。绿色窗口:长条形窗口,和 α 轴垂直,在高倾角时照样可以观察样品,适合 3D 重构。 总结通过以上图文,我们为大家介绍了采用创新设计之后新款芯片的四大优势,全文小结如下:1. “鼓胀”更小,原位加热时图像更稳定,便于追踪瞬间变化过程。 2. 红外辐射更少,在 1000 ℃ 时,依旧可以进行可靠的能谱分析。 3. 优化线圈形状,抵消了温度梯度,提升了加热区域的温度均匀性。 4. 加热区有三种观察孔,分别适用于 FIB 薄片、超高均匀性受热、大倾角 3D 重构等不同需求。此外,优化后的窗口几何不仅便于薄膜沉积,还可消除滴涂时的毛细效应。这些针对不同需求的细节设计都使得制样更加便捷、高效。
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