การสร้าง FE-SEM ใหม่พร้อมประสิทธิภาพและการใช้งานที่ไม่เคยมีมาก่อน!

การพัฒนา FE-SEM ใหม่พร้อมประสิทธิภาพและความสามารถในการใช้งานที่ไม่เคยมีมาก่อนในชื่อ JSM-7900F ซึ่งสะท้อนถึงอนาคตที่คาดหวังของ JEOL เริ่มต้นด้วยทฤษฎีการควบคุมหนึ่งทฤษฎี

ทฤษฎีการควบคุมที่เหลือเชื่อ

"นี่เยี่ยมไปเลย!"

ในปี 2011 Takehiko Shinzawa (ผู้จัดการกลุ่ม แผนก R&D หน่วยธุรกิจ SM) รู้สึกสนุกสนานกับบทความยาว 30 หน้า โดยแนะนำทฤษฎีการควบคุมในมือของเขา
คนนอกไม่สามารถเข้าใจความหมายของตัวเลขและสูตรที่เขียนไว้ในกระดาษนั้นได้ อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงนวัตกรรมที่แสดงอยู่ในนั้น

SEM เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดหนึ่งที่สามารถถ่ายภาพตัวอย่างด้วยกำลังขยาย x10 ถึง x1,000,000 SEM โฟกัสลำแสงอิเล็กตรอนไปยังจุดหนึ่งบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบผ่านเลนส์อิเล็กตรอน ซึ่งทำงานเหมือนกับเลนส์ขยายที่โฟกัสแสงแดดที่จุดเดียว ลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัสจะทำหน้าที่เป็นโพรบติดตามพื้นผิวและอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่น่าตื่นเต้นเป็นสัญญาณ ซึ่งบ่งชี้โครงสร้างจุลภาคของภูมิประเทศบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ FE-SEM ที่ติดตั้งปืนอิเล็กตรอนแบบ field-emission (FE) ซึ่งสอดคล้องกับแหล่งกำเนิดแสงสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล สามารถผลิตลำแสงที่แคบกว่า SEM ทั่วไปและช่วยให้สามารถถ่ายภาพด้วยกำลังขยายสูง

JEOL มีบทบาทในตลาด FE-SEM มาตั้งแต่ปี 1977 ความละเอียดสูงนั้นมีประสิทธิภาพมากในการถ่ายภาพพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบในระดับไมโคร และมีส่วนร่วมอย่างกว้างขวางในการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการวิจัยขั้นพื้นฐานในด้านวัสดุ ชีววิทยา อาหาร และการควบคุมคุณภาพเซมิคอนดักเตอร์
ดังนั้น FE-SEM จึงต้องได้รับการพัฒนาในลักษณะที่ขอบเขตการใช้งานกว้างขึ้น ตัวอย่างเช่น คาดว่าจะส่งกระแสโพรบสูงอย่างต่อเนื่องสำหรับการใช้งานบางประเภท หรือเพื่อสร้างเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงอิเล็กตรอนที่น้อยที่สุดพร้อมกระแสโพรบขนาดเล็กสำหรับผู้อื่น กล่าวอีกนัยหนึ่ง SEM จะต้องสามารถใช้เป็นนักวิ่งมาราธอนหรือนักวิ่งระยะสั้นได้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งาน
เพื่อให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงอิเล็กตรอนที่เหมาะสมที่สุดภายใต้สภาวะการฉายรังสีของลำแสงอิเล็กตรอนแบบต่างๆ สำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ส่วนประกอบเครื่องมือ SEM จะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม ซึ่งต้องใช้ความรู้อย่างเต็มที่เกี่ยวกับกลไกเครื่องมือ
แม้ว่า JEOL จะจัดให้มีการฝึกอบรมเกี่ยวกับการทำงานของผลิตภัณฑ์เมื่อส่งมอบ ตลอดจนการประชุมเชิงปฏิบัติการเป็นระยะ ผู้ใช้มักอ้างว่าประสบปัญหาในการใช้อุปกรณ์อย่างเต็มประสิทธิภาพ
ด้วยเหตุนี้ FE-SEM จึงให้ความละเอียดสูงแต่ไม่ง่ายต่อการใช้งาน โดยไม่คำนึงถึงผู้ผลิต

"เราเป็นผู้นำระดับโลกในการแก้ปัญหา FE-SEM อย่างไรก็ตาม ความละเอียดที่เหนือกว่าไม่เคยเป็นเป้าหมายสูงสุดในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ของ JEOL ในขั้นตอนต่อไป เราพยายามที่จะมอบความสะดวกสบายแก่ผู้ใช้ในการได้รับข้อมูลที่คาดหวังจากพวกเขา นี่คือ ไม่ใช่แค่สิ่งที่ฉันคิด แต่เป็นสิ่งที่เพื่อนร่วมงานทุกคนในบริษัทต้องการด้วย” ชินซาวะกล่าว

"วิธีการควบคุมใด ๆ ที่มีอยู่ในขณะนั้นไม่ซับซ้อนเพียงพอที่จะสร้าง SEM ที่มีความซับซ้อนสูง เพื่อให้ SEM ในอุดมคติเป็นจริง เราต้องกำหนดคุณสมบัติของเครื่องมือใหม่จากกระดาษเปล่าและทำการตรวจสอบพื้นฐานของฮาร์ดแวร์ทั้งสอง และการกำหนดค่าซอฟต์แวร์"
ดังนั้น Shinzawa จึงขอให้ Uno ซึ่งเป็นผู้ใต้บังคับบัญชาที่เชื่อถือได้ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการคำนวณทางทฤษฎีสร้าง "สิ่งใหม่ทั้งหมด" จากวิธีการควบคุมที่มีอยู่ ทฤษฎีการควบคุมใหม่คือสิ่งที่ Uno รวบรวมเพื่อตอบสนองต่อคำขอในระยะเวลาอันสั้นเพียง 4 เดือน

ก่อนการพัฒนา

ชินซาว่าไม่ใช่คนเดียวที่ตื่นเต้นกับความเป็นไปได้อันยิ่งใหญ่นี้ สมาชิกในทีมห้าคนที่เคยร่วมงานกับชินซาวะก็รับทราบถึงความเป็นไปได้และต้องการเริ่มการพัฒนาอย่างจริงจัง
อย่างไรก็ตาม ชินซาว่าก็มีความกังวล เขาถือว่าความเสี่ยงในการพัฒนาเริ่มต้นจากสภาวะที่สะอาดหมดจด กล่าวคือ จะทำให้เสียเวลาอย่างมากในการอธิบายทฤษฎีการควบคุมและประสิทธิผลของทฤษฎีนี้ นอกเหนือจากการได้รับการสนับสนุนและอนุมัติสำหรับการพัฒนาแล้ว การเริ่มพัฒนาล่าช้าอาจไม่ตอบสนองความต้องการความเร็วในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม เขาคิดว่าเขาจะได้รับการสนับสนุนได้เร็วกว่ามากโดยการใช้และสาธิตทฤษฎีการควบคุมก่อน ดังนั้นเขาจึงตัดสินใจริเริ่มการพัฒนาด้วยความรับผิดชอบของเขาเอง

สมาชิกในทีมพยายามอย่างเต็มที่ในสาขาของตน อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครเข้าใจภาพของเครื่องมือขั้นสุดท้ายที่จะพัฒนาได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งขึ้นอยู่กับผลการบูรณาการของความพยายามในแต่ละสาขา
เขามองย้อนกลับไปว่า "วิศวกรฝ่ายพัฒนาแต่ละคนมีภาพลักษณ์ของ FE-SEM ใหม่ อย่างไรก็ตาม พวกเขาทำงานในส่วนที่เฉพาะเจาะจงของเครื่องมือทั้งหมดและแทบจะไม่สามารถเข้าใจภาพรวมทั้งหมดหรือภาพรวมได้ ผมเชื่อว่าวิศวกรมืออาชีพควรมีสมาธิกับมันโดยธรรมชาติ ดำเนินการให้ดีที่สุดในสาขาของตน อย่างไรก็ตาม FE-SEM จะต้องเสร็จสิ้นโดยการบูรณาการผลงานของพวกเขา สถานการณ์ใด ๆ ที่ผลลัพธ์ไม่ตรงกันจะต้องหลีกเลี่ยง ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีความชัดเจน แนวคิดการพัฒนาร่วมกันกับสมาชิกทุกคน"