Mesin sem

Jenis Mesin SEM

Mesin SEM adalah singkatan dari mesin mikroskop elektron pemindaian. Mesin ini memiliki banyak jenis yang melayani berbagai keperluan.

• SEM Serbaguna: SEM serbaguna menawarkan keseimbangan antara resolusi, perbesaran, dan kemampuan ukuran sampel. Mesin ini cocok untuk berbagai material dan spesimen biologis. Tingkat perbesaran mesin SEM seperti ini biasanya di bawah 10 hingga 300 kali atau lebih. Tingkat resolusi kurang dari 1nm, yang merupakan perkiraan kasar. SEM serbaguna ideal untuk pengguna yang membutuhkan perbesaran dan resolusi yang layak tanpa memerlukan spesifikasi ekstrem.
• SEM Resolusi Tinggi: Seperti namanya, mesin SEM resolusi tinggi lebih fokus pada detail dan resolusi daripada ukuran sampel. Biasanya, mesin SEM jenis ini memiliki resolusi yang lebih baik yaitu 0,5nm atau lebih tinggi. SEM resolusi tinggi ideal untuk pengguna yang menganalisis struktur nanoskala dan membutuhkan kemampuan pencitraan yang luar biasa. Mesin ini memberikan detail tentang topografi halus sampel. Ukuran sampel yang dapat ditampung mesin SEM resolusi tinggi biasanya lebih kecil daripada SEM serbaguna.
• SEM Emisi Medan (FE-SEM): Jenis ini dilengkapi dengan senapan emisi medan (FEG) sebagai sumber elektron. Mesin ini menawarkan pencitraan resolusi sangat tinggi dengan menggunakan ujung tungsten atau heksaborida lantanum yang diasah sebagai sumber elektronnya. FE-SEM memberikan kontras pencitraan dan resolusi yang lebih baik daripada SEM konvensional. Seperti mesin SEM resolusi tinggi, FE-SEM adalah pilihan yang cocok untuk pengguna yang perlu mengamati fitur morfologis pada tingkat atom atau sub-atom. Pengguna dapat memperoleh informasi lebih detail tentang topografi permukaan sampel.
• SEM Lingkungan (ESEM): Mesin ESEM mengambil gambar spesimen dalam atmosfer gas. Oleh karena itu, mereka tidak memerlukan sampel untuk ditempatkan di bawah vakum. Mesin ESEM memungkinkan sampel biologis basah atau isolasi untuk diamati tanpa perlakuan khusus, menjadikannya sempurna untuk pencitraan sel hidup atau studi dinamis selama jangka waktu tertentu. Mesin ESEM juga dapat digunakan untuk memeriksa morfologi permukaan sampel geologis dan material.
• SEM Pencitraan Elektron Terhambur Balik: Tidak seperti mesin SEM normal yang mengandalkan deteksi elektron sekunder, mesin SEM pencitraan elektron terhambur balik berfokus pada elektron terhambur balik yang dipancarkan dari sampel. Jenis mesin SEM ini meningkatkan kontras berdasarkan perbedaan nomor atom, memberikan informasi berharga tentang komposisi unsur dan distribusinya dalam sampel.

Spesifikasi dan Pemeliharaan Mesin SEM

Spesifikasi

• Komponen Fungsional: Bagian fungsional utama dari mesin SEM meliputi senapan elektron, lensa elektromagnetik, deflektor, panggung sampel, detektor, dan sistem vakum. Setiap komponen memiliki struktur dan fungsi spesifik yang memungkinkan elektron berinteraksi dengan sampel pada tingkat mikro atau nano dan mengumpulkan elektron sekunder atau terhambur balik untuk menghasilkan gambar.
• Sistem Vakum: Biasanya, sampel berada di udara dan tidak dapat diamati dalam vakum. Oleh karena itu, mesin SEM harus membuat lingkungan vakum di sekitar area pengamatan untuk memungkinkan aliran elektron. Ini biasanya berarti memiliki ruang multilapis, tertutup rapat dengan tekanan udara rendah, terkadang hingga orde 10^-5 hingga 10^-6 torr atau bahkan lebih tinggi. Semakin tinggi vakum, semakin baik kemampuan pencitraan perangkat. Dalam SEM dingin, suhu turun di bawah nol, menciptakan lapisan es atau uap di sekitar sampel, yang dapat membekukan kelembapan secara instan, sehingga mudah untuk mengamati sampel yang mengandung cairan.
• Senapan Elektron: Senapan elektron dari mesin SEM adalah bagian yang memancarkan berkas elektron berenergi tinggi. Senapan elektron biasanya terdiri dari filamen (seperti tungsten), sumber elektron, anoda, dll. Fungsi senapan elektron adalah untuk mempercepat, memfokuskan, dan mengirimkan elektron ke dalam vakum, membentuk berkas yang akan menyinari sampel.
• Lensa Elektromagnetik Fokus: Satu atau lebih lensa elektromagnetik digunakan untuk memfokuskan berkas elektron pada permukaan sampel. Lensa menggunakan gaya elektromagnetik untuk membentuk jalur elektron, sehingga memusatkannya pada titik tertentu. Lensa ini memainkan peran kunci dalam menyesuaikan ukuran titik berkas elektron.
• Panggung Sampel: Panggung mikroskop elektron pemindaian menahan sampel yang diamati. Panggung dapat bergerak ke kiri dan kanan, atas dan bawah, dan masuk dan keluar, memungkinkan berkas elektron memindai seluruh permukaan sampel. Panggung sampel biasanya terbuat dari logam dengan mekanisme pergerakan yang tepat yang dapat menempatkan sampel pada tingkat mikro atau nanometer.
• Sistem Deteksi: Mesin SEM menggabungkan beberapa detektor berbeda untuk menangkap elektron yang dipancarkan dari sampel, termasuk elektron sekunder, elektron terhambur balik, dan sinyal lainnya (misalnya, sinar-X yang dilepaskan selama eksitasi sampel). Detektor ini mungkin termasuk penghitung sintilasi, tabung pengganda foto, detektor semikonduktor, pelat mikro saluran, dll. Peran detektor ini adalah untuk mengubah sinyal yang dideteksi menjadi sinyal listrik untuk pemrosesan dan pencitraan selanjutnya.
• Sistem Pemrosesan Gambar: Umumnya, mikroskop elektron pemindaian memberikan gambar pemindaian sampel oleh berkas elektron halus. Sistem pemrosesan gambar dari mesin SEM menerima dan memproses informasi dari sampel yang telah dirangsang oleh berkas. Sistem ini menyimpan dan memproses data, memberikan presentasi digital dalam format tertentu. Gambar dapat disimpan atau dicetak untuk penelitian dan analisis lebih lanjut.

Pemeliharaan

• Pembersihan Rutin: Pembersihan rutin bagian eksternal dan internal instrumen diperlukan, seperti pompa vakum, filter, dan tabung vakum.
• Kalibrasi: Mesin SEM biasanya memiliki peralatan kalibrasi untuk memastikan akurasi pengukuran dan fungsi yang tepat. Kalibrasi rutin diperlukan untuk menjaga akurasi dan stabilitas instrumen.
• Ganti atau isi ulang saluran masuk vakum, filter, dan oli, yang merupakan bagian penting dari sistem vakum dan harus dijaga dalam kondisi baik untuk menjaga fungsi instrumen yang tepat.
• Penggantian Suku Cadang: Bagian utama seperti senapan elektron, detektor, dan lensa biasanya aus atau gagal, jadi mereka harus diganti secara berkala untuk kinerja optimal.

Skenario Industri untuk Menggunakan Mesin SEM

Mesin SEM dalam konteks industri semikonduktor mengacu pada peralatan yang digunakan untuk berbagai langkah dalam proses fabrikasi semikonduktor, seperti implantasi ion, pelukisan, pengendapan, dan pengemasan. Berikut adalah beberapa industri utama yang menggunakan mesin SEM dalam proses manufakturnya.

• Manufaktur Semikonduktor:

  Fabrikasi semikonduktor adalah prosedur yang sangat terspesialisasi. Ini memerlukan berbagai mesin SEM, masing-masing menargetkan langkah pembuatan chip tertentu. Mesin ini seringkali sangat otomatis dan membutuhkan masukan manusia yang minimal untuk berfungsi secara efektif.

• Manufaktur Elektronik:

  Mesin semi sangat penting dalam memproduksi sirkuit terpadu yang digunakan dalam berbagai perangkat elektronik, seperti smartphone, tablet, dan laptop. Mesin ini membuat chip untuk perangkat ini menggunakan beberapa mesin semi, terutama dalam teknologi papan sirkuit.

• Produksi Panel Surya:

  Panel surya seluruhnya terbuat dari material semi. Ini berarti bahwa mesin SEM memproses wafer silikon untuk membentuk chip dan komponen lain yang diperlukan untuk panel surya.

• Industri Otomotif:

  Industri otomotif semakin bergantung pada semikonduktor untuk komponen elektronik di kendaraan, seperti sirkuit terpadu, sensor, dan mikrokontroler. Perangkat ini digunakan dalam berbagai sistem, termasuk hiburan, fitur keselamatan, dan konsumsi energi.

• Produksi Alat Medis:

  Perangkat Medtech yang menggunakan teknologi canggih memerlukan beberapa semi untuk diproduksi. Ini termasuk peralatan diagnostik, perangkat pencitraan, dan sistem pemantauan pasien. Perangkat semacam itu mungkin termasuk sirkuit terpadu, sensor, dan komponen elektronik lainnya.

• Telekomunikasi:

  Jaringan telekomunikasi bergantung pada semi untuk operasinya. Perusahaan telekomunikasi menggunakan semi untuk memproduksi chip dan mikroprosesor yang digunakan dalam router, switch, dan peralatan jaringan lainnya. Ini memungkinkan transmisi yang lancar dari layanan suara, data, dan video melalui jaringan seluler broadband.

• Kecerdasan Buatan dan Pembelajaran Mesin:

  Aplikasi AI dan ML seringkali membutuhkan prosesor berkinerja tinggi. Beberapa mesin semi, seperti unit pemrosesan grafis, digunakan untuk mendesain dan memproduksi chip.

• Elektronik Konsumen:

  Perangkat seperti smartphone, tablet, gadget hemat energi, perangkat rumah pintar, dan perangkat yang dapat dikenakan bergantung pada Sirkuit Terpadu (IC) sebagai komponen pentingnya. IC ini dirancang dan diproduksi menggunakan berbagai jenis mesin semi.

• Robotik dan Otomasi:

  Sistem manufaktur robotik dan otomatis yang digunakan di pabrik dan lini perakitan bergantung pada mesin semi. Beberapa mesin diintegrasikan ke dalam robot, kendaraan berpemandu otomatis, dan sistem visi mesin untuk meningkatkan efisiensi operasional.

Cara Memilih Mesin SEM

Saat memilih mesin SEM (Search Engine Marketing), pembeli harus mempertimbangkan berbagai fitur dan jenis untuk pembelian yang memuaskan.

• Struktur dan Prinsip Kerja

  Struktur dasar mesin SEM meliputi sistem vakum, senapan elektron, panggung spesimen, sistem perbesaran, sistem pencitraan, dll. Pembeli harus mengetahui bahwa setiap bagian mesin memiliki fitur dan metode kerja spesifiknya sendiri. Penting untuk memastikan bahwa semua komponen bekerja dengan baik bersama-sama untuk mencapai analisis permukaan yang efektif melalui mikroskop elektron.

• Jenis Mesin SEM

  Pertama, pembeli perlu mengetahui jenis sampel apa yang cocok untuk mesin SEM. Beberapa mesin dirancang untuk sampel padat, sementara yang lain dapat beradaptasi dengan jenis sampel tertentu seperti sampel biologis atau polimer. Selain itu, pembeli harus mempertimbangkan teknik persiapan yang diperlukan untuk berbagai mesin SEM. Selain itu, pembeli perlu memastikan bahwa mikroskop elektron yang dipilih dapat memberikan perbesaran dan resolusi yang memadai untuk kebutuhan analisis permukaan spesifik mereka. Berbagai jenis SEM menawarkan tingkat kemampuan perbesaran dan resolusi yang berbeda.

• Fitur Tambahan

  Saat memilih mesin SEM, pembeli juga harus mempertimbangkan fitur tambahan yang meningkatkan kemampuan analisis permukaan. Misalnya, pembeli dapat melihat sistem EDS cadangan, yang memungkinkan identifikasi unsur dan analisis unsur yang ada di permukaan sampel. Selain itu, sistem cryo-SEM mampu menjaga keadaan terhidrasi asli spesimen biologis dengan mendinginkannya hingga suhu kriogenik. Selain itu, pembeli dapat memilih mikroskop elektron pemindaian emisi medan (FEG-SEM). FEG-SEM memberikan pencitraan resolusi yang lebih tinggi dan peningkatan sifat pengurangan muatan dibandingkan dengan teknik SEM tradisional, menjadikannya cocok untuk mempelajari permukaan dengan detail yang rumit dan meminimalkan efek pengisian permukaan.

T&J

T: Bagaimana cara kerja mesin fabrikasi semikonduktor?

J: Inti dari cara kerja mesin semikonduktor untuk membuat perangkat terletak pada apa yang dibuatnya, wafer. Wafer mengalami banyak proses, termasuk oksidasi, difusi, implantasi ion, pelukisan, metalisasi, oksidasi, dan pengendapan uap kimia. Pada akhirnya, wafer diiris, dan perangkat semikonduktor dibuat.

T: Apa perbedaan mesin SEM dengan mesin STM?

J: Mikroskop pemindaian terowongan (STM) dan mikroskop elektron pemindaian (SEM) adalah dua teknik pencitraan yang digunakan untuk menganalisis material pada skala nanometer. Meskipun beroperasi pada prinsip yang berbeda, mereka agak mirip. Salah satu perbedaan utama adalah mesin SEM dapat menghasilkan gambar area yang lebih besar dengan cepat daripada perangkat STM. Namun, mesin STM dapat memberikan gambar skala atom yang lebih detail daripada mesin SEM.

T: Apa saja beberapa teknologi fabrikasi semikonduktor?

J: Beberapa jenis umum termasuk oksidasi, implantasi ion, epitaksi, pengendapan uap kimia, pengendapan dielektrik, dan litografi foto.

T: Mesin SEM apa yang umum digunakan?

J: Beberapa jenis perangkat mikroskop elektron pemindaian (SEM) berdasarkan desain dan penggunaan meliputi mikroskop elektron pemindaian emisi medan (FESEM), SEM spektroskopi dispersi energi (EDS), mikroskop elektron transmisi (TEM), dan SEM mikroskop elektron pemindaian/transmisi (STEM).

T: Apa saja aplikasi mesin fabrikasi semikonduktor?

J: Mesin fabrikasi digunakan untuk membuat transistor (yang pada gilirannya digunakan untuk membuat penguat), kapasitor, dioda, dan sirkuit terpadu yang digunakan dalam berbagai perangkat seperti komputer, smartphone, tablet, dll.