北京歐波同：陶瓷材料難以檢測表征？試試這項技術

2022-04-15
來源：中國粉體網山川

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[導讀] 聚焦離子束（FIB）結合掃描電子顯微鏡（SEM）而成的雙束系統(tǒng)，在陶瓷材料分析中具有重要應用。

中國粉體網訊 由于具備密度低、耐高溫、高比強、抗氧化、高化學穩(wěn)定性和高導熱性等一系列優(yōu)點，陶瓷已經成為了半導體設備精密部件的常用材料。

作為半導體生產設備的關鍵部件，精密陶瓷部件占整個半導體設備成本的10%以上，故其研發(fā)生產直接影響著半導體裝備制造業(yè)乃至整個半導體產業(yè)鏈的發(fā)展。可以說，精密陶瓷部件是整個半導體產業(yè)基礎中的基礎。

但是，由于在精密陶瓷的生產過程中存在著制作工藝多樣、制作步驟繁復等因素的影響，不可避免地在材料內部會存留缺陷，這對材料質量的穩(wěn)定性以及使用的可靠性都造成了不可忽視的影響。因此，如何有效通過檢測表征材料內部缺陷性質，探究缺陷出現(xiàn)的原因，在實際生產中具有重要意義。

聚焦離子束（FIB）結合掃描電子顯微鏡（SEM）而成的雙束系統(tǒng)，擁有高精度微納加工能力的同時也具有超高空間分辨率成像功能，是一種極為重要的超精細加工和表征儀器，在陶瓷材料分析中具有重要應用。

首先，SEM是最廣泛使用的材料表征方法之一。它具備較大的景深、較寬的放大范圍和納米級甚至亞納米級高分辨率的成像能力，可以對復雜的、粗糙的表面形貌進行成像和尺寸測量，配合背散射電子探頭可以分析一些材料的成分分布。另外，結合截面樣品的制備，SEM還可以對樣品的截面形貌進行表征和尺寸測量。

其次，F(xiàn)IB 在材料科學中的應用最初主要是對材料進行離子質譜分析（SIMS），后來由于出色的定位精度和超精細加工能力開始為其他儀器（主要是透射電子顯微鏡（TEM））準備精細樣品，能夠在數(shù)十納米定位精度下提取特定位置并將之制備成TEM 樣品，這在以前是難以想象的，同時極大地提高了 TEM樣品制備效率。

FIB-SEM 雙束系統(tǒng)的一大特點是可對材料進行納米尺度的連續(xù)切片，通過層析技術獲得微結構的三維特征，其空間分辨能力是其他切片技術的數(shù)倍乃至數(shù)十倍。

近些年來，伴隨著FIB-SEM 系統(tǒng)在分辨率、穩(wěn)定性、用戶友好的自動化程序等方面的發(fā)展，結合各種先進的信號探測模式，如低能背散射電子(BSE)、能量分散 X 射線能譜(EDX)、電子背散射衍射(EBSD)、二次離子質譜(SIMS)，使得FIB 的三維分析技術呈現(xiàn)多樣化，在對材料微納尺度三維空間進行深入研究上發(fā)揮了不可替代的重要作用。與其它三維分析技術相比，F(xiàn)IB-SEM 三維分析技術具有大尺度高分辨的三維表征分析能力，獲取的材料微觀信息具有很好的整體代表性。

北京歐波同光學技術有限公司成立于2003年，是一家材料分析數(shù)字化解決方案服務商，可提供基于賽默飛（原FEI）電子顯微鏡的多尺度、多模式顯微分析解決方案。

中國粉體網將在山東濟南舉辦第一屆半導體行業(yè)用陶瓷材料技術研討會，屆時，北京歐波同光學技術有限公司的管玉鑫經理將帶來題為《歐波同基于SEM/FIB表征方案在半導體陶瓷材料分析中的應用》的報告。

在報告中，管玉鑫經理將以半導體陶瓷材料為主，著重介紹現(xiàn)代前沿的電子顯微檢測和表征技術，包含從微米到納米尺度的分辨能力，從高分辨成像到元素、結構、原位等多維度綜合性表征方案。除此之外，報告還將介紹基于人工智能數(shù)據化分析手段，電子顯微鏡獲取顯微圖像，人工智能軟件可自動統(tǒng)計孔隙、裂紋、顆粒度、晶型等關鍵結構的尺寸、面積和占比等一系列信息。