分析領域

カーエレクトロニクスやライフサイエンスの分析・解析で研究開発をサポートします。

試料調整サービス

FIB、FIB-SEM

集束イオンビーム加工装置による高精度な断面加工とSIM像、SEM像観察を行います。

概要

FIB加工・観察では、FIB(集束イオンビーム加工観察装置)、FIB-SEM(集束イオンビーム複合加工観察装置)を用いた精密断面加工、及びSIM像(走査イオン顕微鏡像)、SEM像(走査電子顕微鏡像)観察を行います。
数nmに細く絞ったイオンビームで試料の状態を見ながら断面加工の作業ができるため、サブナノオーダーでの加工位置精度で正確に対象箇所を狙うことが可能です。
FIB-SEM装置では、同時にSEM像の取得、EDXによる元素分析が可能です。
イオンのスパッタ時に放出される二次電子を信号として可視化したSIM像は、SEM像に比べて組成コントラスト・結晶方位コントラストが強く現れるため、組成像や金属結晶粒の確認などに適しています。
FIBでの加工・観察前後に必要となる各種の評価試験や観察・分析・測定にも対応していますので、複数の工程にわたる解析・評価を一括で実施することが可能です。

原理

FIB装置は細く集束したGaイオンビームを試料表面で走査することにより、発生した二次電子を検出してSIM像の取得を行います。また連続的にイオンビームを照射することでスパッタリング現象による試料加工を行います。
FIB-SEM装置では試料室内にFIBに加えて、高分解能のSEMを搭載しています。リアルタイムでSEMによる観察をしながらFIB加工を行うことにより、サブミクロンオーダーの微細構造を狙ったFIB加工が可能になります。
また一部機種はArイオンビーム銃を搭載しているため、FIB加工により発生したGaのダメージを除去することが可能です。

FIB_principle.jpg

特徴

スロープ加工に対応

断面観察を行う場合はスロープ加工またはマイクロサンプリング加工と呼ばれる加工を行います。
スロープ加工は目的位置を決め、その手前側から徐々に加工深さを深くしていき、最終的に目的物の断面を露出させる加工です。加工後、試料を傾斜させて断面方向からの観察・分析を行います。

マイクロサンプリング加工に対応

マイクロサンプリング加工はFIB装置内でイオンビームと微小プローブを用いて、任意の位置から試料小片を摘出する手法です。スロープ加工と比較して、断面に対して直交での観察、分析が可能となるため高倍率観察や微量元素の分析にはこちらが優れます。
摘出した試料はTEM、SEM、EPMA、XRD等の観察、分析に用いることが可能です。

サブミクロンオーダーの高い加工位置精度

SIM像にて試料の状態を見ながら細く絞ったイオンビームで断面加工の作業ができるため、メッキの未着不良箇所や極小異物、基板のウィスカなど、狙って断面を出すことが難しい試料でも失敗のない加工を行うことが可能です。

イオンビームによる研磨ダレの少ない断面加工

業界トップクラスの低加速電圧加工により、試料ダメージ・研磨ダレの少ない断面試料作製が可能です。その他、イオンミリング(CP加工)で挙げられる特長は全て持ち合わせています。

広範囲の加工をリーズナブルな価格で提供

大電流(80nA)のイオンビームによって加工時間の短縮が可能なため、広範囲の加工をよりリーズナブルな価格で提供します。

大気非曝露加工・冷却(クライオ)加工

Liイオン電池解析に有効なグローブボックスから一貫した大気非曝露加工や樹脂やフィルム、ゴムといったソフトマテリアル解析に有効な冷却(クライオ)加工も実施可能な装置を保有しています。

3D-SEM(三次元再構築イメージング)による微細構造

FIB-SEM独自の機能として、FIB加工とSEM観察を連続して行うことによりスライス画像を取得します。取得したスライス画像を専用ソフトウェアで解析することにより、3Dモデル(ボリュームレンダリング)の作製、占有率や接触面積のパラーメータ取得をミクロンサイズの微細領域で実施可能です。 取得した3DモデルはCAE解析のシミュレーションモデルに供することも可能です。

技術事例

基板銅パターン断面観察

鉛フリーはんだ断面観察

端子錫メッキ断面観察

設備ラインナップ

  • 日立ハイテクノロジーズ製

    NX5000

    ●イオン源:Ga液体金属イオン源
    ●FIB分解能:4 nm(30kV)
    ●SEM分解能:0.7nm(15kV)
    ●最大電流:100 nA
    ●加速電圧:0.5 kV – 30 kV
    ●最大試料サイズ:150 mm径
    ●所有台数:1台
    ●所有事業所:神戸

  • 日立ハイテクノロジーズ製

    NB5000

    ●イオン源:Ga液体金属イオン源
    ●FIB分解能:5nm
    ●SEM分解能:1nm(15kV)
    ●最大電流:70nA
    ●加速電圧:0.5kV-40kV
    ●最大試料サイズ:φ30mmxt15mm
    ●所有台数:1台
    ●所有事業所:神戸

  • JEOL製

    JIB-4000

    ●イオン源:Ga液体金属イオン源
    ●分解能:5nm
    ●最大電流:60nA
    ●加速電圧:1~30kV
    ●倍率:
    ×60(視野探し)、×200~300,000(加工/観察)
    ●デポジション:カーボン
    ●最大試料サイズ:
    φ28×13mm(ホルダ使用時)
    φ50×2mm(ホルダ未使用時)
    ●所有台数:1台
    ●所有事業所:豊田

  • FEI製

    Helios400S

    ●最大試料寸法:φ75mm、高さ7mm以下
    ●SIM分解能:5nm(30kV)
    ●SEM分解能:0.9nm(15kV)、1.4nm(1kV)

Q&A

Q.サンプルの装置への投入はどれぐらいのサイズまで可能ですか?

A.最大サイズでφ50mm×t20mmまで装置に投入可能です。

Q.加工可能な範囲はどの程度ですか?

A.弊社では標準加工範囲を幅20μm×深さ20μmと設定していますが、ご要望に応じてより広範囲の加工を行うことも可能です。

Q.カーボン以外のデポジットも可能ですか?

A.カーボン以外ではタングステン、プラチナの対応が可能です。

Q.ブロードイオンビームによるイオンミリング(CP加工)との違いを教えてください。

A.主な違いは加工位置精度と加工範囲です。下記の比較表を参照下さい。

Q.FIB加工した断面をSEM(EDS)やEPMAで観察・分析することは可能ですか?

A.FIB-SEM装置ではSEM像の取得とEDX分析が同一装置内で可能です。他のSEM装置やEPMA装置へはマイクロサンプリング法により高倍率観察、高感度分析が可能な形態にしたうえで投入可能です。

Q.大気に曝露させずにサンプル作成可能ですか?

A.グローブボックスにて専用のトランスファーベッセルにサンプルを搭載することで、大気に曝露させずにサンプルのハンドリングが可能です。加工したサンプルは同様に他の分析装置(TEM、SEM)にも曝露させずにハンドリング可能です。

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