测试能力

一、测试原理粒子束成像设备如SEM、FIB等，成像介质为被聚焦后的高能粒子束（电子束或离子束）。以扫描电镜（SEM）为例，通过光学系统内布置的偏转器控制这些被聚焦的高能电子束在样品表面做阵列扫描动作，电子束与样品相互作用激发出信号电子，信号电子经过探测器收集处理后，即可得到由电子束激发的显微图像。图1：偏转器的结构示意（左）；电镜图像（右）基于以上原理，一台粒子束设备在进行显微成像时，其分辨能力与下落至样品表面的粒子束的束斑尺寸相关，束斑的尺寸越小，扫描过程中每个像元之间的有效间距即可越小，设备的分辨本领越高。当相邻的两个等强度束斑其中一个束斑的中心恰好与另一个束斑的边界重合时，设备达到分辨能力极限（图2）。图2：分辨能力极限示意图不考虑粒子衍射效应时，经聚焦后的粒子束截面可视为圆形（高斯斑），其束流强度沿中心向边缘呈高斯分布（图3）。以扫描电镜为例，在光学设计和实验阶段，通常使用直接电子束跟踪和波光计算（direct ray-tracing and wave-optical calculations）方法，来获得聚焦电子束的束斑轮廓。该过程是将电子束的束流分布采用波像差近似算法来计算图像平面上的点展宽函数PSF（Point Spread Function），基于PSF即可估算出包含总探针电流的某一部分（如50%或80%）的圆的直径，从而得到设备的分辨能力水平。图3：高斯斑的截面形状和强度分布示意图但是在设备出厂后，由于粒子束斑尺寸在纳米量级，无法直接测量，因此行业通常使用基于成像的测试方法，测试粒子束设备的分辨能力。 锐利物体边界的边界变化率法是行业目前达到共识的测试粒子束斑尺寸的方法，即使用粒子束成像设备对锐利物体（通常是纳米级金颗粒）进行成像，沿图像中锐利物体的边缘绘制亮度垂直边缘方向的变化曲线，并选取曲线上明暗变化位置一定比例对应的物理距离，来表示设备的分辨率（图4）。为了保证测试准确性，可以在计算机帮助下取数百、数千个锐利边界的亮度变化率曲线求取均值，以获知设备的整体分辨能力。图4：金颗粒边界测量线（上图红线）；测量线上的亮度变化（下左）；取多条测量线后得到的设备分辨率示意（下右）边界变化率曲线上亮度25%-75%位置之间的物理距离d，可以近似认为是粒子探针束流50%时所对应的粒子束斑直径，在粒子束成像设备行业通常用此距离d来最终标识设备的分辨能力。图5：边界变化曲线与高斯斑直径对应示意图二、测试方式「 样品的选择 」金颗粒通常采用CVD或者PVD等沉积生长的方法获得，由于颗粒形核长大的过程可以人工调控，因而最终得到的金颗粒直径的大小可以被人工控制，所以视不同用途，金颗粒的规格也不同。以Ted Pella品牌分辨率测试金颗粒为例，用于SEM分辨率测试的标准金颗粒有五种规格，其中颗粒尺寸较小的高分辨、超高分辨金颗粒（如617-2/617-3）通常用于测试场发射电镜的分辨能力；颗粒尺寸较大的金颗粒（如617/623）通常用于测试钨灯丝或小型化电镜的分辨能力，详细的颗粒尺寸和适用设备见图6。测试时，不合适的金颗粒选择无法准确反映一台电镜的分辨能力。图6：Ted Pella品牌金颗粒规格及适用机型「 SEM光学参数的设置 」分辨率的测试旨在测试设备在不同落点电压下的各个探测器的极限分辨能力，因此，与电子光学相关的成像参数设置需要注意以下内容：（1）视场校准：保证放大倍数、视场尺寸的准确；（2）目标电压：这里特指落点电压，即电子束作用在样品上的真实撞击电压；（3）探测器：不同探测器收取信号的能力不同，因此获得图像的极限分辨能力不同，因此都要测试，通常镜筒内探测器ETBSE；（4）光阑/束斑：通常在每个电压下使用可以正常获得图像的最小光阑（以获得极限分辨能力）；（5）工作距离：通常在每个电压下使用可以正常获得图像的最小工作距离（以获得极限分辨能力）。「 SEM图像采集条件 」（1）合理的测试视野/放大倍数测试时，所选用的测试视野（放大倍数）需要根据设备的分辨能力做出调整，一般放大倍数取每个像素的pixel size恰好与真实束斑尺寸接近即可。比如：对于真实分辨能力约1.5nm的设备，调整放大倍数使屏幕上每个像素对应样品上的真实物理尺寸为1.5nm，即在采集1024*1024像素数的图像进行测试的前提下，选择不大于1024*1.5nm≈1.5um的视野进行测试即可。表1：分辨率测试的FOV及放大倍数估算表（2）合理的亮度、对比度采集金颗粒图像时，亮度和对比度的选择也需要合理，也就是通常所讲的不要丢失信息。在不丢失信息的前提下，图像亮度对比度稍微偏高或偏低，只要边缘变化曲线的高线和低线均未超出电子探测器采集能力的上限或者下限，曲线虽然在强度方向（Y方向）出现的位置和差值有所变化，但距离方向（X方向）及变化趋势均不改变，因此使用25%-75%变化率对测量出来的分辨率数值d基本没有影响（图7）。然而，当使用过大的亮度、对比度设定后，当边缘变化曲线的高线和低线至少一边超出电子探测器采集能力的上限或者下限，再使用25%-75%变化率对测量出来的分辨率数值d就不再准确，这时测出的分辨率数值无效（图8）。图7：合理的亮度对比度及边界变化率的曲线图8：不合理的亮度对比度及边界变化率的曲线三、总结基于上述图像学进行的分辨率测试，是反映粒子束设备整体光学、机械、电路、真空等全面综合性能的关键手段。该测试在设备出厂交付时用于验证设备的性能指标，在设备运行期间不定期运行该测试以关注分辨率指标，可以快速帮助使用人员和厂商工程师快速发现设备风险，从而及时制定维护、维修方案，以延长设备的稳定服役时间。 钢研纳克是专业的仪器设备制造商，同时提供完善可靠的第三方材料检测服务、仪器设备校准服务，力求在仪器设备产品的开发、生产、交付、运行全流程阶段遵循行业标准和规范，采用统一的品质监控手段，保证所交付产品品质的稳定可靠。参考文献[1] J Kolo&scaron ová, T Hrn&ccaron í&rcaron , J Jiru&scaron e, et al. On the calculation of SEM and FIB beam profiles[J]. Microscopy and Microanalysis, 2015, 21(4): 206-211.[2] JJF 1916-2021, 扫描电子显微镜校准规范[S].本技术文章中扫描电镜图像由钢研纳克FE-2050T产品拍摄。

近日消息，日本芯片测试设备（ATE）大厂Advantest（爱德万测试）将全资收购总部位于荷兰兹沃勒的Salland Engineering以及其旗下的子公司Applicos，但收购金额暂未披露。资料显示，Salland Engineering是一家国际领先的测试技术与工程公司，专门提供解决方案和服务，帮助半导体制造商提高测试效率和质量。Salland Engineering自1992年成立以来一直致力于此，已通过ISO 9001:2015认证，总部位于荷兰兹沃勒，业务遍布全球。据了解，Salland Engineering主要设计并制造高品质仪器，供客户升级其自动测试设备(ATE)和/或测试与测量装置的性能或通道密度。这些仪器可为客户提供了一种经济有效的方式来延长其ATE投资的吞吐量和使用寿命。同时，Salland Engineering还提供广泛的工程服务，包括测试程序开发和转换、测试程序优化、负载板开发和故障分析。除了开发能力外，该公司还拥有内部测试和分析设备，可提供从样品和工艺鉴定到欧洲中型批量生产测试的芯片测试，还提供从原型设计、制造到高级测量解决方案维修服务的供应链服务。Applicos自1993年以来一直致力于设计和制造高性能的混合信号测试解决方案，制造用于混合信号测试的标准仪器。这些仪器可以独立使用，也可以与其他测试系统结合使用，适用于实验室详细分析和生产环境。该公司还提供多种任意波形发生器、数字化仪模块和特殊（模拟）功能模块可供选择。Salland Engineering也发表声明表示，Salland Engineering和Applicos将加入领先的半导体测试设备供应商Advantest Corporation，成为Advantest Europe GmbH的独立全资子公司。Salland Engineering称，“此次收购将Salland在测试仪器和服务方面的专业知识与爱德万测试全面的半导体测试设备相结合，有助于我们更好地满足全球客户群的需求。我们作为爱德万测试集团的独立子公司进行整合，增强了我们的工程能力，扩大了我们的业务范围，并使我们能够在这个充满活力的全球市场中保持竞争力，同时确保为我们的忠实客户群提供不间断的服务。”这次收购不仅扩展了爱德万测试在全球半导体测试市场的业务范围，也可能增强其在高端测试技术领域的竞争力。通过整合Salland Engineering和Applicos的技术和服务，爱德万测试能够为客户提供更加全面和高效的解决方案，从而进一步巩固其市场地位。

通过有关部委验收后，国内光伏产品将由它发放“合格证” 　　经过一年多建设，8月3日，全国测试能力最大、测试设备最全的专业光伏产品实验室在双流建成，本月内将接受国家相关部委验收。通过验收后，该实验室将为全国光伏产品发“合格证”。 　　昨日记者走进刚完成设备安装的检验中心，科研人员正在价值千万元的“AAA稳态太阳模拟器”前做着各种测试。这是目前全球唯一一套投入使用的有效测试面积高达3.0×3.0m的AAA级稳态组件性能检测设备，在晶硅和薄膜光伏组件实验室测试领域处于世界领先水平。在这9600平方米的标准厂房里，有价值近1.56亿元的科研设备，其中95%都从国外进口。这里已形成了光伏材料、光伏电池、光伏组件全产业链的测试能力，是目前全国已经建成的测试产业链最长，测试能力最大、测试设备最全的专业光伏产品实验室。 　　“待中心通过验收后，国内涉及光伏制造业的企业都将送抽检产品来此做质量认证，针对不合格产品，我们有权下整改书。”该中心负责人说。 　　据悉，为进一步抢占和巩固新能源发展制高点，双流还组建了国家级硅材料工程技术中心、国家级太阳能聚光应用工程技术研究中心等为核心的产、学、研、用的新能源公共服务平台，以提升新能源产业的核心竞争力。