天游线路检测中心 JEM-2500SE：纳米面积分析工具
您是否认为使用高分辨率 SEM 观察和分析大量样品存在局限性？
虽然使用高分辨率 SEM 对大块样品进行材料评估很容易并提供快速反馈，但可以说，对纳米范围内微小部件的分析已接近极限。其原因在于，即使是高分辨率的SEM也存在分辨率极限，而在半导体器件的薄膜结构中，由于材料的差异而无法获得足够的对比度。此外，当对大量样品进行元素分析时，由于入射电子在样品内部穿透和扩散，分析区域在某些情况下可以宽至几微米。另一方面，如果使用FIB（聚焦离子束装置）准备样品（薄膜加工）并使用TEM或STEM观察完成的薄膜样品，
- 与高分辨率 SEM（原子级分辨率）相比，分辨率显着提高
- 分析区域可以做得更小（分析区域约等于光束直径）
- 晶体信息一目了然（单晶、多晶、非晶的区分，有无晶体缺陷）
但是，一般来说，靠近现场的部门往往会避免使用 TEM，因为它们难以操作并且需要暗室。但是如果有一个具有以下概念的复杂分析工具怎么办！
- 轻松获得高性能 SEM、STEM 和 TEM 图像
- 可以在明亮的房间中操作，具有熟悉的 SEM 感觉
- 高灵敏度EDS等完整的分析功能
- 样品架与 FIB 的兼容性更高，可实现更好的样品预处理和观察通量
JEM-2500SE是基于此概念创建的新型纳米范围分析工具。 JEM-2500SE的外观如图1所示。
该设备结合了用于指定观察位置和观察表面形状的SEM功能、通过与SEM相同的操作可以获得高分辨率图像的STEM功能、与EDS结合的元素分析、以及可以获得原子分辨率的高分辨率图像观察和原子分辨率观察所必需的电子衍射图案的TEM功能。
SEM 图像、STEM 图像和 TEM 图像之间的切换可以通过观察屏幕上的 GUI 轻松完成。此外，与传统TEM不同，该装置没有图像观察室（在荧光屏上观察图像），所有图像都显示在液晶监视器上进行观察。因此，SEM图像、STEM图像和TEM图像都可以在明亮的房间中观察。
图2显示了JEM-2500SE的配置。
 图1 JEM-2500SE外观 |
 图2 JEM-2500SE 配置 |
图3（a）和（b）显示了用JEM-2500SE获得的半导体器件（闪存）的STEM明场（STEM-BF）和STEM暗场（HAADF）图像。可以清楚地观察到构成该器件的薄膜结构。
图3(c)是同一视场的TEM图像，图3(d)是在高倍率下观察到的一部分的TEM图像(晶格图像)。为了获得STEM和TEM图像，通过控制样品倾斜将样品的单晶基板完全水平放置，同时观察电子衍射图案。
图4(a)(b)(c)(d)(e)(f)显示了闪存的STEM-BF图像和HAADF图像，以及通过EDS得到的硅(Si)、氮(n)、氧(O)和钨(W)的元素图。为了利用EDS进行纳米范围的元素分析，我们通过增加X射线捕获角度来提高EDS的灵敏度。
而且，绘制微量元素图需要时间，但它也有漂移校正功能，可以防止漂移。
 图3(a)闪存STEM-BF图像 |
 (b) HAADF 雕像 |
 (c) TEM 图像 |
 (d) TEM 图像 |
 图4(a) STEM-BF图像 |
 (b) HAADF 雕像 |
 (c) Si 地图 |
 (d) N 地图 |
 (e) O 地图 |
 (f) W 地图 |
收集图 3 和 4 中数据的步骤如下所示。
- 将样品插入JEM-2500SE后，我们在SEM模式下使用FIB搜索薄膜加工区域。
- 我切换到电子衍射模式（在 GUI 上用鼠标选择），并在观察衍射图案的同时调整样品的 X 和 Y 轴倾斜，使基板处于水平状态。
- 我们切换到 STEM 模式（使用 GUI 上的鼠标进行选择），观察形状并使用 EDS 进行元素分析。
- 切换到 TEM 模式（在 GUI 上用鼠标选择）并进行更高分辨率的观察
现在，即使您有一个易于使用且性能良好的分析工具，如果您无法创建适合您目的的样本，那么它也是没有用的。 JEOL 开发了一种 FIB (JEM-9310FIB)，任何人都可以利用它以高通量制造 STEM/TEM 薄膜样品。
此外，为了顺利地使用 FIB 进行样品制备以及使用 JEM-2500SE 进行观察和分析，我们增加了 JEM-9310FIB 和 JEM-2500SE 样品架的兼容性，以实现更高的通量。
JEM-2500SE是一种纳米域分析工具，基于新概念重构了JEOL成熟的光电技术，实现了高性能和高通量。
