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AutoSIMS 全自動二次離子質譜儀
AutoSIMS－全自動高通量二次離子質譜表面分析系統
24/7 無人值守、高通量 SIMS 分析、奈米級深度剖析與自動批次量測
Hiden AutoSIMS 是一套完全獨立、自動化的 Secondary Ion Mass Spectrometry（二次離子質譜，SIMS）表面分析系統，專為例行性、重複性與高通量材料分析而設計。
系統整合 Software-Controlled X-Y Sample Stage、Modular Cassette Sample Holder、Long-Life Oxygen Primary Ion Gun 與 Hiden EQS SIMS Analyzer，可在無人值守條件下連續執行大量樣品分析。
AutoSIMS 將高靈敏度 SIMS、Nanometre-Scale Depth Profiling、3D Chemical Characterisation 與 Automatic Queued Running 整合於單一平台，適合研究實驗室、品質控制與生產型 Surface Analysis Workflow。
AutoSIMS 系統概述
將 SIMS 表面分析、自動樣品定位、批次方法與無人值守操作整合於單一系統。
AutoSIMS 是 Hiden 針對大量 Routine / Repetitive Surface Analysis 所開發的 Automatic SIMS Platform。
系統採用 Long-Life Oxygen-Source Primary Ion Gun 與 EQS SIMS Analyzer，並加入 Modular Cassette Sample Holder 以及 Software-Driven High-Precision X-Y Sample Stage，使樣品位置與分析流程能由軟體自動控制。
操作者可預先設定 Sample Matrix 與 Experimental Parameters，系統即可按照 Queue 自動移動至不同 Sample Position，執行 Mass Spectrum、Surface Analysis 與 Depth Profiling。
AutoSIMS 可進行 Static SIMS 與 Dynamic SIMS，具備 Nanometre-Scale Depth Resolution。除 Automatic Mode 外，也能切換至 Manual Mode，使進階使用者完整控制 SIMS Analysis Parameters。
高通量自動分析流程
從多樣品裝載、分析矩陣設定到自動排程執行，降低大量 SIMS 分析的人工作業。
裝載多個樣品
利用 Modular Cassette Sample Holder 配置多個待分析 Sample，建立批次分析工作。
設定 Sample Matrix
於軟體中設定 Sample Position、Analysis Species、Depth Profile 與 Experimental Parameters。
Automatic Queued Running
X-Y Stage 自動定位不同 Sample Position，依分析排程連續完成 SIMS Analysis。
Spreadsheet-Based Analysis Setup
Hiden AutoSIMS 的 Automatic Analysis Matrix 可透過簡單的 Spreadsheet 方式設定，即使非 SIMS 專家，也能建立複雜的多樣品 Experimental Matrix。
對 Quality Control、Process Monitoring 或大量重複研究樣品，可將固定分析條件建立為 Stored Analysis Template。
這種方式可降低不同操作者造成的 Method Setup Variation，提高不同 Batch 之間的 Repeatability 與 Data Comparability。
24/7 無人值守與高通量分析
讓 SIMS 從單次研究工具轉化為可長時間自動運行的材料分析平台。
傳統 SIMS 分析通常需要操作者進行 Sample Positioning、Method Setup、Analysis Start 與下一樣品切換。當 Sample Number 增加時，人工操作時間也會快速增加。
AutoSIMS 利用自動 X-Y Stage、Cassette Sample Holder 與 Stored Analysis Recipes，可讓不同 Sample 依預定順序持續分析。
每日可執行數百次分析
AutoSIMS 的設計重點並非單純縮短單一次質譜量測時間，而是提升整體 Sample Throughput 與 Instrument Utilisation。
Hiden 將 AutoSIMS 定位為可進行 24/7 Unattended Operation 的自動表面分析系統，在適當方法與樣品配置下，每日可執行數百次分析程序。
因此特別適合夜間分析、長時間連續運行、Routine QC，以及需要每日處理大量樣品的研究與生產環境。
70 × 100 mm 自動 X-Y Sample Stage
大面積、高精度電腦控制樣品台，支援多樣品與多位置自動分析。
AutoSIMS 配置 Software-Controlled X-Y Sample Stage，原廠公開資料列出的 Stage Travel / Sample Area 為約 70 × 100 mm。
搭配 Customisable Modular Loading Cassette，可依樣品尺寸與分析流程配置不同 Sample Layout，並由軟體將分析位置與對應 Analysis Recipe 建立關聯。
除了 Automatic Batch Analysis，大尺寸 Sample Area 與精密 Stage Positioning 在 Manual Expert Mode 下亦適合進行 Large-Area Investigation 與多點材料比較。
Static SIMS 與 Dynamic SIMS
同一 AutoSIMS 平台兼具最表面化學分析與奈米級深度剖析。
Static SIMS－近表面化學分析
Static SIMS 採用較低 Primary Ion Dose，以降低分析過程對 Sample Surface 的改變，主要取得材料最外層與 Near-Surface Chemical Information。
適合 Surface Contamination、Surface Treatment、Chemical Species 與材料近表面組成研究。
Dynamic SIMS－奈米級 Depth Profiling
Dynamic SIMS 使用持續的 Primary Ion Sputtering 逐層移除材料，同時量測 Secondary Ion Signal。
藉由 Signal 隨 Sputtering Depth 的變化，可建立元素或 Species 隨深度方向的 Profile，適合 Thin Films、Multilayer Structures、Dopants、Diffusion Layers 與 Material Interfaces。
Oxygen Ion Gun、EQS 與自動樣品平台
穩定 Primary Beam、高靈敏度 SIMS Analyzer 與自動定位共同建立高通量分析能力。
Long-Life Oxygen Ion Gun
長壽命 Oxygen Primary Ion Source 可在 Extended Operation 期間維持穩定、高可靠度 Ion Beam，適合大量連續分析。
EQS SIMS Analyzer
Hiden EQS Analyzer 負責 Secondary Ion Mass Analysis，提供高靈敏度 Surface Composition 與 Depth Profile Data。
Automatic X-Y Stage
70 × 100 mm Software-Controlled X-Y Stage 可依 Sample Matrix 自動移動至不同分析位置。
Modular Cassette Holder
Customisable Modular Cassette Sample Holder 可依樣品形式建立高 Throughput Batch Analysis Workflow。
EG500 Electron Gun－絕緣材料分析選配
透過 Electron Charge Compensation 擴展至 Non-Conductive Samples。
SIMS 分析絕緣材料時，Primary Ion Beam 持續轟擊樣品表面可能造成 Surface Charging，進而影響 Secondary Ion Extraction 與訊號穩定性。
AutoSIMS 可選配 Hiden EG500 Electron Gun，利用 Electron Charge Compensation 改善 Insulating Sample 的分析條件。
因此系統除了 Conductive Thin Films、Semiconductor 與 Metals，也可擴展至部分 Oxides、Dielectrics、Coatings 與其他 Non-Conductive Materials。
AutoSIMS 主要特色
針對大量、重複、長時間與高可靠度 SIMS 分析所設計。
- Fully Automated SIMS Surface Analysis
- 24/7 Unattended Operation
- Hundreds of Processes per Day Capability
- High-Throughput Batch Analysis
- 70 × 100 mm Automatic X-Y Sample Stage
- Customisable Modular Cassette Holder
- Spreadsheet-Based Parameter Entry
- Long-Life Oxygen Primary Ion Gun
- Hiden EQS SIMS Analyzer
- Static SIMS / Dynamic SIMS
- Nanometre-Scale Depth Profiling
- 3D Depth Profile Reconstruction
- EG500 Electron Gun 選配
- Automatic Mode / Manual Expert Mode
AutoSIMS 系統重點規格與能力
依 Hiden Analytical 現行 AutoSIMS 官方產品與表面分析資料整理。
| System Type | Fully Automated Secondary Ion Mass Spectrometry Surface Analysis System |
|---|---|
| Analysis Modes | Static SIMS / Dynamic SIMS |
| Primary Ion Source | Long-Life Oxygen Primary Ion Gun |
| Mass Analyzer | Hiden EQS SIMS Analyzer |
| X-Y Stage | High-Precision Automatic Stage，約 70 × 100 mm |
| Sample Handling | Customisable Modular Cassette Sample Holder |
| Automation | Automatic Sample Positioning / Stored Templates / Queued Running |
| Parameter Entry | Spreadsheet-Based Experimental Matrix |
| Depth Analysis | Nanometre-Scale Depth Profiling |
| 3D Analysis | 3D Concentration / Depth Profile Reconstruction |
| Insulator Analysis | EG500 Electron Gun Optional |
| Operation | Automatic Unattended Mode / Full Manual Expert Mode |
| Throughput | 24/7 Operation；可執行數百次分析程序／日 |
| Data Export | CSV and Hiden Proprietary Data Formats |
AutoSIMS 典型應用
適合分析方法固定、樣品數量大並要求高重複性的 Surface Analysis 工作。
Thin Film QC 薄膜品質控制
分析 Thin Film Composition、Interface、Depth Distribution 與不同製程批次之間的一致性。
Semiconductor 半導體
進行 Dopant、Surface Contamination、Trace Impurity 與 Nanometre-Scale Depth Profiling。
High Throughput Analysis
利用 Automatic X-Y Stage 與 Batch Methods 進行大量樣品的長時間無人值守分析。
Process Monitoring 製程監測
利用 Stored Analysis Templates 建立標準化材料與 Process Quality Monitoring。
Thin Film Failure Analysis
利用 Surface Spectrum 與 Depth Profile 比較正常與異常 Sample，協助分析 Thin Film Failure 與 Product Verification。
Corrosion & Tribology
分析 Corrosion Layer、Wear Surface、Surface Contamination 與材料界面組成變化。
Large Area Investigation
利用大尺寸自動 X-Y Stage 進行多點分析、Large-Area Sampling 與不同位置的材料比較。
3D Depth Characterisation
利用 Sequential Sputtering 與 Image Data 建立材料不同深度的三維濃度資訊。
Hiden SIMS Mapper 與 Automatic Queued Running
從 Species Selection、Depth Profile 到 Analysis Template 與全自動批次執行。
SIMS Mapper 提供 Hiden SIMS 系統的分析與資料處理介面。待分析 Species 可由 Periodic Table View 選擇，系統並可提示可能存在的 Mass Interference。
分析資料可持續以 Image 形式收集。進行 Depth Profiling 時，即使量測完成後仍可重新定義 Gated Area，並利用不同深度的 Image Data 重建 Three-Dimensional Concentration Profile。
對 Routine Analysis 或 Production Environment，可使用 Stored Analysis Templates；搭配 AutoSIMS Automatic Stage 即可執行 Fully Automated Queued Running。
- Periodic Table Species Selection
- Mass Interference Highlighting
- Static / Dynamic SIMS Analysis
- Flexible Gated Depth Profiling
- 3D Imaging
- Interactive Image and Depth Profile Display
- Post-Analysis Gated Area Definition
- Stored Analysis Templates
- Fully Automated Queued Running
- CSV 與 Hiden Proprietary Data Export
何時適合選擇 AutoSIMS？
大量樣品、自動化與分析重複性，是 AutoSIMS 與一般研究型 SIMS 平台最大的差異。
若主要需求為少量樣品、高度客製化 Primary Ion Source、特殊 UHV Chamber Integration 或需要頻繁改變 Hardware Configuration，SIMS Workstation 通常具有更高的研究彈性。
若需要大量重複樣品、固定 Analysis Method、Quality Control、Process Monitoring、標準化 SOP、長時間無人值守或高 Sample Throughput，AutoSIMS 的 Automatic X-Y Stage、Cassette Holder 與 Queued Analysis 架構更為適合。
因此 AutoSIMS 不只是單純的 SIMS Analyzer，而是一套針對 Automated Surface Analysis Workflow 所建立的完整材料分析平台。
AutoSIMS、Compact SIMS 與 SIMS Workstation 如何選擇？
可依 Sample Throughput、自動化程度、硬體彈性與研究目的選擇適合平台。
| AutoSIMS | 適合大量重複樣品、Automatic Batch Analysis、Routine QC、Process Monitoring 與 24/7 Unattended Operation |
|---|---|
| Compact SIMS | 適合緊湊型實驗室 SIMS / SNMS、Routine Materials Analysis、多樣品分析及較簡易的操作環境 |
| SIMS Workstation | 適合高度模組化 UHV Research、不同 Primary Ion Sources、Static / Dynamic SIMS、SNMS 與進階客製化研究 |
恩詠有限公司－Hiden AutoSIMS 自動化表面分析系統規劃
AutoSIMS 特別適合需要大量重複分析、高 Sample Throughput 與長時間自動化運轉的 SIMS Application。實際系統規劃應同時考慮 Sample Size、Sample Quantity、Target Elements、Depth Resolution、Analysis Recipe、Sample Conductivity 與每日預估 Sample Throughput。
恩詠有限公司可依客戶的樣品材質、樣品尺寸、每日預估樣品數、分析元素與濃度範圍、薄膜結構、Static / Dynamic SIMS、Depth Profiling、3D Analysis、絕緣材料 Charge Compensation、Routine QC 需求，以及是否需要長時間無人值守 Batch Analysis，協助評估 AutoSIMS、Compact SIMS 或 SIMS Workstation 的適合配置。