Your FIB-SEMs for Nanotomography and Nanofabrication
ハイスループットで3D解析とサンプル加工を実現する集束イオンビーム走査型電子顕微鏡(FIB-SEM)

ZEISS Crossbeam Family

先端材料の開発および設計をさらに容易に

高分解能電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)のイメージングと分析性能を、次世代集束イオンビーム(FIB)の加工能力と組み合わせたZEISS Crossbeam。官公庁の研究機関や研究所など、複数のユーザーが利用する施設で研究開発を行っている方々にも役立ちます。

Crossbeamのモジュラープラットフォームコンセプトを利用して、既存のシステムを必要に応じてアップグレード可能。ミリング、イメージング、あるいは3D解析を実施する上で、CrossbeamによってFIBを使用する作業を高速化できます。

この動画では、ZEISS CrossbeamのTEMラメラ作成ワークフローにてNanoSQUIDSの結晶構造をどのように分析しているかをご紹介しています。(Benedikt Müller, University of Tuebingen, and Claus Burkhardt, NMI Reutlingen)

  • Gemini光学系を搭載した高分解能SEM
  • イオンスカルプターFIBカラムならではの新しいFIB加工法を提案。サンプルへのダメージを最低限に抑えつつサンプル加工面のクオリティを最大に高めると同時に、加工処理を高速化することが可能。
  • TEMサンプルの調製にはイオンスカルプターFIBの低電圧機能を使用。アモルファスダメージを最低限に抑えつつ超薄切片が作成可能。
  • ZEISS Crossbeam Familyでは、Crossbeam 350の可変プレッシャー機能を活用。
  • 最も厳しい特性評価にはCrossbeam 550が最適。大型サイズのチャンバーを選択することも可能で、さまざまな試料に対応。

FIB-SEM のメリット

ZEISS Crossbeam with Gemini Optics

SEM観察能力が大幅に改善

低加速電圧におけるSEM分解能が最大30%改善

  • 2D高感度表面画像または3Dトモグラフィーデータの取得には、ZEISS CrossbeamのSEM性能が有用です。
  • 加速電圧が非常に低い場合において、高分解能且つ、高輝度、高いSN比での観察が可能です。
  • 複数の検出器で試料を総合的に評価します。純粋な組成コントラストを、ZEISS独自のInlens EsB検出器で取得できます。
  • 帯電による影響を受けずに、非導電性試料の観察ができます。
SEM Performance
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Focused Ion Beam Column of ZEISS Crossbeam

ハイスループットFIB加工が実現

インテリジェントFIBミリングストラテジーの導入により、材料加工スピードが最大40%向上

  • 新たなFIB処理法のため、ガリウムFIBカラムイオンスカルプターが搭載されました。
  • FIBによるダメージを最小限に抑えることにより高品質な試料が得られ、それと同時に実験が迅速になります。
  • FIB解像度を妥協することなく、最大で100 nA電流を用いて正確で迅速な試料加工ができます。
  • 材料加工においてインテリジェントFIBスキャニングストラテジーの速度と精度が効果的に作用し、実験の速度が従来に比べ最大40%上がります。
Ion-sculptor FIB
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EDS Analytics in 3D with ZEISS Crossbeam

FIB-SEM 分析で3D解像度を体験

EDS とEBSD分析を統合した3D解析におけるアドバンテージをご紹介

  • ZEISS CrossbeamとAtlas 5により、迅速で正確なトモグラフィー解析の可能性が広がります。
  • ZEISS Atlas 5の統合3D解析モジュールで、SEMトモグラフィーの最中にEDSとEBSD解析を実行することが可能です。
  • FIB-SEMトモグラフィーおいて、優れた等方性ボクセルサイズが3D分解能を実現。また、Inlens EsB検出器を用いて、試料表面深さ3nm未満からの高感度表面、組成コントラスト画像が取得可能になります。
  • トモグラフィー解析時に加工厚みのモニタリングと画像の最適化を自動で行うことができます。
Expand Your Crossbeam
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Array of TEM lamella fabricated with automated preparation. Crossbeam 550.

TEM ラメラ調製ワークフロー

高品質かつハイスループット

CrossbeamはTEMまたはSTEMでの透過イメージングモードでの分析に対応した、高品質な超薄TEMサンプルをハイスループットで作成するソリューションを提供します。

Optional add-on
Optional add-on
Optional add-on:
A navigation camera is mounted on the airlock, here on ZEISS Crossbeam 550 L, but it could also be mounted on an airlock of a ZEISS GeminiSEM or the chamber of a ZEISS EVO.

1. サンプルの関心領域(ROI)への自動ナビゲーション

  • 時間のかかる ROI を探す作業なしで作成ワークフローを開始
  • エアロックのナビゲーションカメラを利用して、サンプルの位置決めを実施
  • 統合ユーザーインターフェースにより、ROI へのアプローチはストレスなく達成
  • SEM の広く歪みのない視野のメリットを最大限に活用可能
Lamella of a copper sample ready for lift out
Lamella of a copper sample ready for lift out
Lamella of a copper sample ready for lift out
Fabricated with automatic sample preparation, prepared and imaged by FIB. Field of view 76.22 µm.

2.  自動サンプル作成(ASP)機能によって、バルクからラメラを作成

  • シンプルな3ステップのプロセスで作成を開始:ASP
  • ドリフト補正、デポジション、粗加工および微細加工を含むレシピを設定
  • FIBカラムのイオン光学系により、ワークフローのスループットが向上
  • バッチ処理ではレシピを複製し、必要に応じて何度でも繰り返し可能
Part of the TEM lamella preparation workflow in a ZEISS Crossbeam
Part of the TEM lamella preparation workflow in a ZEISS Crossbeam
Part of the TEM lamella preparation workflow in a ZEISS Crossbeam
the needle of the micromanipulator with the TEM lamella attached is lifted out from the bulk.

3. リフトアウト

  • マイクロマニピュレーターの先端でラメラをピックアップ
  • バルクからラメラを切り出す
  • ラメラをリフトアウトし、TEM グリッドに移す
TEM lamella of a silicon sample after final thinning
TEM lamella of a silicon sample after final thinning
TEM lamella of a silicon sample after final thinning
This split image lets the user control thickness and surface quality simultaneously. The thinned area appears bright in the SE image.

4. Thinning: TEM ラメラの品質を決定する重要な最終ステップ

  • 薄切のプロセスをライブでモニタリングできるように設計されているので、ラメラを希望の厚さに調整可能
  • 2つのシグナルを同時に検出することにより、一方では(SE検出器)ラメラ厚を判定して再現可能なラメラ厚を実現、他方にて(インレンズ SE検出器)ラメラの表面品質を管理
  • アモルファスが無視できるほど高品質なサンプル作成
360° view of Crossbeam 550
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ZEISS Crossbeam のバックグラウンドテクノロジー

SEM 電子光学系

2つのカラムから選択

ZEISS Crossbeams の FE-SEM カラムは、すべてのZEISS FE-SEM と同様、Gemini 電子光学系をベースにしています。Crossbeam 350 のGemini VP カラムか、または Crossbeam 550のGemini II カラムを選択可能です。

Electron Optics
 

Gemini - 最新の光学系

表面敏感イメージング

低加速電圧の高分解能イメージングは、ビームに敏感な非導電性サンプルに適しています。2段階の減速モード、すなわちTandem decelモードが、ZEISS Crossbeam 550 では使用可能です。

Novelties in Gemini Technology
 

FIB-SEM テクノロジー

新しいFIB 加工法

イオンスカルプター FIB カラムは、加工精度を低下させることなく FIB プロセスを高速化し、あらゆるサンプルが低加速電圧のメリットを享受できます。

FIB-SEM Technology

ZEISS Crossbeam Family

ZEISS Crossbeam 350 standard chamber

ZEISS Crossbeam 350: standard chamber

ZEISS Crossbeam 350 standard chamber
ZEISS Crossbeam 350 standard chamber

ZEISS Crossbeam 550: large chamber

ZEISS Crossbeam 550: large chamber

ZEISS Crossbeam 550: large chamber
ZEISS Crossbeam 550 with large chamber

ZEISS Crossbeam FamilyはCrossbeam 350 または 550 がラインナップ。Crossbeam 350 では圧力可変機能を利用できます。また、Crossbeam 550 では、最も要求の厳しい特性評価が可能で、サンプルに合わせて標準サイズかまたは大型サイズのチャンバーを選択することができます。

  ZEISS Crossbeam 350 ZEISS Crossbeam 550
SEM Gemini I 光学系 VPオプション
Gemini II 光学系
Tandem decelオプション
チャンバーサイズおよびポート
標準サイズ、18ポート 標準サイズで18ポート、または大型サイズで22ポート
ステージ x/y 方向の稼働範囲 100mm x/y 方向の稼働範囲、標準サイズで 100mm、大型サイズで 153mm
帯電制御
フラッドガン
Local Charge Compensation(局所帯電防止機構)
圧力可変(VP)モード
フラッドガン
Local Charge Compensation(局所帯電防止機構)
オプション Inlens SE/EsB* 同時イメージング用SE/EsB
VPSE検出器
InlensSE/EsB* 同時イメージング用SE/EsB
8mm ウェハー用大型エアロック
大型チャンバーに 3 種類の空気圧駆動式アクセサリーを同時に装着可能。例えば、STEM、4分割反射電子検出器、およびlocal charge compensation
特長 圧力可変モードにより多様なサンプルに対応、広範なin situ実験、SE / EsB* シーケンシャルイメージングが可能
分析およびイメージングのハイスループット化、あらゆる条件で高分解能、InlensSE およびInlens EsB* の同時イメージング可能
    * SE = secondary electron(二次電子)、EsB = energy selective backscatter(エネルギー選択反射電子)

Application Examples

  • Images
    Alumina spheres imaged with Tandem decel on Crossbeam 550

    アルミナスフェア、Crossbeam 550のTandem decelモードにてイメージング

    Comparison of milling strategies on Crossbeam 550

    Crossbeam 550 でのミリングストラテジーの比較

    TEM lamella in Ag-Ni-Cu multi-layer system

    Ag-Ni-Cuのマルチレイヤーシステムにおける TEM ラメラ

    Batch of 35 TEM lamellae

    35 個の TEM ラメラ

    STEM image and EDS elemental map of Cr depletion in steel

    スチール中のCrのSTEM画像および EDS 元素マップ

     Silicon in <110> orientation, STEM image of a FIB lamella.

    シリコン(<110>オリエンテーション)、FIBラメラのSTEM画像

    ナノパターニング:
    シリコンマスタースタンプで FIB で加工したナノ流体チャンネル(左)。
    詳細: 蛇行状のチャンネル(中央)。漏斗の形状をしたインレットおよびアウトレット(右)。
    ご提供:I. Fernández-Cuesta, INF Hamburg, Germany

    inlens_meander-channels-total_crossbeam-550

    ナノ流体チャンネル、マスタースタンプ

    Nanofluidic channels,  meander-shaped channels

    ナノ流体チャンネル、蛇行状のチャンネル

    Nanofluidic channels,  funnel-shaped inlets and outlets

    ナノ流体チャンネル、漏斗の形状をしたインレットおよびアウトレット

  • Videos
    Live imaging of FIB milling a spiral

    シリコンをスパイラル形状にFIBミリングするライブイメージング
    Inlens検出器を用いて SEM でイメージング

    3D tomogram of a solid oxide fuel cell

    固体酸化物燃料電池(SOFC)の 3D トモグラフィー
    SOFC のアノードは耐熱性複合材料:Ni-SDC(ニッケルサマリアドープドセリア)

    Sn マトリックス中のCuとAg粒子を含む鉛非含有ハンダの研究

    1.8kVで取得したSEM画像のトモグラフィーデータ
    ご提供:M. Cantoni, EPFL Lausanne, Switzerland

    元素マッピング:EDS マップは、6kVで取得、Atlas 5 Analytics を使用。
    ご提供: M. Cantoni, EPFL Lausanne, Switzerland

    ライフサイエンスにおける FIB トモグラフィー
    Cell Biology – Algae

    細胞生物学-藻類
    ガラス化した円石藻類エミリアニア・ハクスレイ、Cryo-FIB-SEM の連続画像から3D再構築。未成熟なココリス(円石:黄)、発生時の状態のココリス(青)、および脂肪体(赤)を示す。 ご提供:L. Bertinetti, Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces, Potsdam, DE and A. Scheffel, Max-Planck Institute Plant Physiology, Potsdam, DE

    Neuroscience – Brain Sections

    神経科学 - 脳切片
    ZEISS Atlas 5 の 3D モジュールを用いた、脳切片の大容量ミリングおよびイメージング。大電流によって最大幅 150 µm におよぶ広視野の高速ミリングおよびイメージングが可能。この脳の画像は視野幅 75µm、20nA のビーム電流でミリング。 ご提供:C. Genoud, FMI Basel, CH

Accessories

ZEISS Atlas 5 – マルチスケールの課題を克服

Atlas 5 は作業効率を改善: サンプルを中心とした、マルチスケール、マルチモーダルの相関画像を作成可能です。Atlas 5 はパワフルで直感的なハードウェアとソフトウェアのパッケージで、集束イオンビームSEMの可能性を拓きます。

X線顕微鏡とFIB-SEMの相関: X線のデータを用いて、サンプル表面からは見えないFIBのターゲット位置を3Dで特定

FIBーSEMアプリケーションに特化した2つの専用モジュール:3D Tomography モジュールによって3Dデータスタックを自動的に作成。Advanced nanopatterning and visualization engine(NPVE Advanced)モジュールによって、ナノパターニングとプロトタイピングの複雑な課題にも対応。


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Visualization and Analysis Software

ビジュアライゼーションおよび解析ソフトウェア

Object Research Systems (ORS) 社の Dragonfly Pro を推奨

X-線、FIBーSEM、SEM、ヘリウムイオン顕微鏡など、様々なテクノロジーで取得された3Dデータの高度な解析とビジュアライゼーションのソフトウェアソリューションです。
Visual SI Advanced の後継となる Dragonfly Pro は、高品質なビジュアライゼーション技術と業界をリードするグラフィックスを提供します。Dragonfly Pro は使い易い Python スクリプトによってカスタマイズ可能です。 3Dデータ処理とワークフローをトータルでコントロールできるようになります。

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Working principle of SIMS

SIMSの作動原理

Working principle of SIMS
Working principle of SIMS
The Ga focused ion beam (blue) removes material from the top few nm of the sample surface.Different sputtered ion species (light and dark grey) are collected and transferred to the ToF-SIMS detector.

TOF-SIMSによりハイスループットの3D分析が可能に

ToF-SIMS (飛行時間型二次イオン質量分析)をCrossbeam 350 または Crossbeam 550に追加すると、微量元素、軽元素(リチウムなど)、同位体元素を分析できます。高感度で包括的な3D分できが可能です。元素マッピング、深さプロファイリング、ppm レベルの原子および分子イオンの同時検出が可能です。横方向で 35 nm、深さ方向で 20 nm の分解能を達成します。


Downloads

ZEISS Crossbeam Family

Your FIB-SEM for High Throughput 3D Analysis and Sample Preparation

ページ: 24
ファイルサイズ: 5.811 kB

ZEISS Crossbeam Family

Introducing ToF-SIMS enables High Throughput in 3D Analysis

ページ: 2
ファイルサイズ: 1.427 kB

ZEISS Microscopy Solutions for Steel and Other Metals

Multi-modal characterization and advanced analysis options for industry and research

ページ: 22
ファイルサイズ: 12.439 kB

X² STEM Lamella Preparation from Multicomposite Organic Electronic Devices with ZEISS FIB-SEMs

Application Note

ページ: 6
ファイルサイズ: 883 kB

ZEISS Crossbeam Family

High Resolution STEM and EDS Study of Chromium Depletion in Stainless Steel

ページ: 5
ファイルサイズ: 1.615 kB

ZEISS Crossbeam 550

High Throughput Imaging

ページ: 5
ファイルサイズ: 2.045 kB

ZEISS Crossbeam

Reproducible TEM Lamella Thinning by FIB with Real-time Thickness Control and End-point Detection

ページ: 5
ファイルサイズ: 1.395 kB

Application Note:

FIB-SEM Investigations of the Microstructure of CIGS Solar Cells

ページ: 7
ファイルサイズ: 1.388 kB