El sistema de limpieza y descontaminación por plasma Ideal Vacuum PlasmaVAC P50W, con fuente de plasma remota, se utiliza comúnmente para la preparación de muestras y sustratos SEM, TEM, ALD y PVD

Nuestros sistemas de limpieza y descontaminación por plasma Ideal Vacuum PlasmaVAC P50W son ideales para la preparación de muestras de microscopía electrónica de barrido (SEM) y transmisión (TEM). La limpieza con plasma es un paso vital, ya que elimina los contaminantes orgánicos de las superficies de las muestras, lo que mejora la calidad de la imagen y la precisión del análisis. La industria de semiconductores utiliza SEM y TEM para identificar y analizar fallas en dispositivos transistorizados, pero en muchos casos la evidencia de la falla solo es visible durante las pruebas in situ mientras el dispositivo está funcionando en sus condiciones de funcionamiento normales. Para observar este tipo de fallas, se deben suministrar conexiones eléctricas y de enfriamiento al dispositivo transistorizado mientras está montado dentro del microscopio electrónico. Con estos requisitos en mente, el P50W tiene un tamaño de cámara de 16 x 16 x 16 pulgadas con un amplio volumen de 2,4 pies cúbicos y grandes puertos de acceso de vacío laterales. Se puede agregar fácilmente una placa de paso al puerto lateral que lleva todas las conexiones eléctricas y líneas de suministro de enfriamiento para que todas estas partes se puedan descontaminar en un solo paso. De esta manera, la etapa de prueba in situ completa montada en un puerto lateral de vacío se descontamina y está lista para conectarse a su SEM o TEM, donde los dispositivos eléctricos pueden operar en condiciones normales y se pueden observar los defectos.

El PlasmaVAC P50W es ideal para eliminar la contaminación por hidrocarburos de muestras y sustratos utilizados en:

• Microscopía electrónica de barrido (SEM)
• Microscopía electrónica de transmisión (MET)
• Espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS)
• Espectroscopia de rayos X (EDX)
• Plasma criogénico con haz de iones enfocado (Cryo-PFIB)
• Deposición de capas atómicas (ALD)
• Deposición física de vapor (PVD)
• Litografía ultravioleta extrema (EUVL)

El PlasmaVAC P50W tiene un descontaminador de radicales de plasma de cátodo hueco remoto fabricado por XEI Scientific, Inc. con el modelo Evactron E50 E-TC. Esta fuente ofrece una potencia de RF de entre 35 y 75 vatios a 13,56 MHz e incluye una biblioteca de recetas probadas y opciones para cambiar la potencia, los ciclos y la duración de la limpieza. El Evactron E50 E-TC tiene dos opciones de entrada de gas: una versión con filtro de entrada de gas de pureza ultraalta (tamaño de poro de 3 nm) para cumplir con los estrictos requisitos de la directiva SEMI F38-0699 de la industria de semiconductores y la versión con opción de filtro de precisión (tamaño de poro de 0,5 µm) para condiciones generales de laboratorio. Estos filtros en línea evitan la introducción de partículas de las líneas de alimentación de gas en la corriente de plasma. Los gases alternativos que se han probado incluyen O2, CDA, Ar/H2, Ar/O2, N2/H2 y N2. No se recomienda el uso de H2 al 100 % por razones de seguridad.

Especificaciones del tratamiento de superficie PlasmaVAC P50W :

• Fuente de plasma remota de XEI Scientific
• Modelo Evactron E50 E-TC
• Potencia regulable entre 35 y 75 vatios
• Máximo de 50 vatios de funcionamiento continuo
• Frecuencia de RF a 13,56 MHz
• Dos opciones de filtro de entrada de gas: tamaños de poro de 3 nm y 0,5 µm
• Los tamaños de poro de 3 nm cumplen con la directiva SEMI F38-0699 de la industria de semiconductores
• Probado con gases O2, CDA, Ar/H2, Ar/O2, N2/H2 y N2.
• Controlador de interfaz de usuario dedicado de Evactron
• Almacenamiento de la configuración del usuario
• Recetas, potencia, ciclos y duración de la limpieza
• Ventana frontal
• Puertos de vacío de acceso lateral
• Aceleración del turbo
• Estante calentado (60 °C) montado debajo de la fuente de plasma
• La distancia entre los estantes calentados se puede ajustar en incrementos de 1 pulgada
• 2 estantes de almacenamiento HV con ranuras adicionales

Este sistema P50W incluye una bomba de desbaste multietapa seca Edwards nXR60i y una bomba turbo Pfeiffer HiPace 300 con controlador TC400. Sus características también incluyen ventilación atmosférica y un medidor de magnetrón invertido de cátodo frío y Pirani Inficon MPG400 integrado. Las mediciones de presión de vacío de la cámara se muestran a través de un controlador de presión montado en la consola que también permite al usuario controlar la velocidad de la bomba turbo. Se incluye un estante de platina calentado montado en lo alto de la cámara para una limpieza de plasma óptima de dispositivos transistorizados o obleas, donde la temperatura se controla mediante un controlador montado en la consola independiente y se limita a un máximo de 60 °C para evitar riesgos de quemaduras al operador. El estante calentado se instala a la distancia óptima para la limpieza de muestras de SEM y TEM y se puede ajustar hacia arriba o hacia abajo en incrementos de 1 pulgada para otras aplicaciones según sea necesario. Dos estantes adicionales se encuentran debajo del estante calentado para espacio de almacenamiento de alto vacío adicional. El sistema de limpieza por plasma remoto Evactron E50 E-TC está integrado en el techo de la cámara y un controlador de interfaz dedicado independiente de Evactron permite al usuario variar fácilmente todos los parámetros de limpieza importantes y mantener las recetas del usuario. La cámara cuenta con una puerta de acero inoxidable con bisagras con una ventana de visualización y un filtro de policarbonato integrado para proteger al usuario de la radiación infrarroja y ultravioleta generada por el arco de plasma. Este instrumento PlasmaVAC incluye un enclavamiento que no permite que el sistema de limpieza por plasma funcione a más de 1 Torr.

La opción de software AutoExplor permite al usuario controlar dispositivos desde una computadora remota mientras protege el sistema. AutoExplor secuencia las bombas correctamente y opera automáticamente las válvulas correctas para una solicitud determinada. El usuario puede programar puntos de ajuste de presión y temperatura, tasas de rampa, tiempos de remojo y ventilación. El software proporciona transmisión de datos gráficos en tiempo real para que el usuario pueda visualizar el comportamiento del sistema. AutoExplor mantiene un programa interno de mantenimiento preventivo y notifica al usuario cuando se debe realizar un servicio al sistema, como el mantenimiento de la bomba o la calibración del sensor. Esto ayuda a mantener el sistema en un rendimiento operativo máximo. También proporciona mensajes de falla y error junto con información específica para la resolución de problemas en caso de una falla del dispositivo para que el problema se pueda corregir lo antes posible.

La limpieza con plasma es una técnica muy utilizada en microscopía, incluida la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la microscopía electrónica de transmisión (TEM), para preparar y descontaminar muestras. Elimina eficazmente los contaminantes orgánicos de las superficies de las muestras, lo que mejora la calidad de la imagen y la precisión del análisis. Así es como funciona la limpieza con plasma para muestras de SEM y TEM:

1. Principio de la limpieza por plasma
La limpieza con plasma utiliza plasma, un gas altamente ionizado, para eliminar contaminantes. El plasma se genera aplicando un campo electromagnético de alta frecuencia a un gas de baja presión, normalmente oxígeno, argón o hidrógeno. El proceso crea iones, electrones y especies neutras que son altamente reactivas.

2. Eliminación de contaminantes

En el proceso de limpieza con plasma:

• Eliminación física : los iones energéticos del plasma bombardean la superficie de la muestra y eliminan físicamente los contaminantes.
• Reacciones químicas : las especies reactivas del plasma pueden interactuar químicamente con los contaminantes. Por ejemplo, los radicales de oxígeno pueden oxidar materiales orgánicos y convertirlos en compuestos volátiles que se eliminan fácilmente.

3. Aplicación en SEM y TEM

Para muestras SEM:

• Descontaminación : la limpieza con plasma elimina residuos orgánicos como huellas dactilares, aceites y partículas en el aire que pueden ocultar detalles o interferir con los rayos de electrones.
• Imágenes mejoradas : al limpiar la superficie, el tratamiento con plasma reduce los efectos de carga y mejora la resolución y el contraste de las imágenes SEM y TEM.
• Resolución y contraste mejorados : una superficie de muestra limpia permite una mejor interacción entre los electrones y la muestra, lo que es fundamental para lograr imágenes de alta resolución y alto contraste en SEM y TEM.
• Preparación para el recubrimiento : a menudo se utiliza antes de aplicar recubrimientos conductores a muestras no conductoras, lo que garantiza que el recubrimiento se adhiera bien y sea uniforme.

4. Ventajas de utilizar la limpieza con plasma

• Suave con las muestras : a diferencia de los métodos de limpieza química, la limpieza con plasma generalmente no destruye la superficie de la muestra.
• Rápido y eficiente : el proceso puede tardar desde unos minutos hasta una hora, dependiendo del nivel de contaminación y del tamaño de la muestra.
• Versátil : eficaz en una variedad de materiales, incluidos metales, cerámicas y muestras biológicas.

Los microscopios electrónicos, en particular los microscopios electrónicos de barrido (SEM) y los microscopios electrónicos de transmisión (TEM), son herramientas vitales en la industria de los semiconductores para identificar y analizar fallas en los dispositivos transistorizados. La capacidad de estos microscopios para proporcionar imágenes de alta resolución a escala nanométrica permite un examen detallado de los materiales, estructuras y dispositivos semiconductores. A continuación, se muestra cómo se utilizan los microscopios electrónicos en este contexto:


1. Imágenes de alta resolución

• SEM : Los SEM se utilizan para visualizar la topografía de la superficie y la composición de los dispositivos transistorizados. Pueden identificar defectos de la superficie, variaciones del espesor de las capas y anomalías estructurales que pueden provocar la falla del transistor. El modo de electrones retrodispersados (BSE) puede diferenciar entre materiales en función del contraste del número atómico, lo que resulta útil para inspeccionar la composición y distribución de los materiales en el dispositivo.
• TEM : TEM ofrece una resolución aún mayor que SEM y puede generar imágenes a nivel atómico. Esto es crucial para visualizar las estructuras internas de los transistores, como defectos en la red cristalina, dislocaciones y anomalías en la interfaz entre diferentes materiales.

2. Análisis de fallos

• Análisis de defectos : los microscopios electrónicos pueden detectar y analizar defectos que no son visibles con microscopios menos potentes, como huecos, grietas e inclusiones de material extraño dentro del transistor.
• Análisis de materiales : las capacidades de espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDX) en microscopios electrónicos se pueden utilizar para realizar análisis elementales y confirmar la composición química de los materiales. Esto ayuda a comprender problemas como la contaminación o la degradación de los materiales.

3. Localización de fallas

• Edición y depuración de circuitos : los sistemas de haz de iones enfocado (FIB), a menudo combinados con SEM, se utilizan para la edición de circuitos y el análisis de fallas. Pueden fresar materiales en ubicaciones específicas para exponer las secciones internas de un transistor o para reparar y modificar circuitos a escala nanométrica.
• Seccionamiento físico : en el caso de fallas o defectos internos, se puede utilizar FIB para cortar secciones transversales de los dispositivos. Estas secciones transversales se pueden fotografiar con microscopio electrónico de barrido (SEM) o microscopio electrónico de transmisión (TEM) para analizar las estructuras de las capas y la calidad de la interfaz.

4. Caracterización eléctrica

• Contraste de voltaje en SEM : esta técnica se utiliza para identificar la actividad eléctrica en dispositivos semiconductores. Puede mostrar qué partes del transistor están eléctricamente activas y cuáles no, lo que indica posibles áreas de falla.

5. Pruebas dinámicas

• Pruebas in situ : algunos microscopios electrónicos están equipados para realizar pruebas eléctricas in situ, en las que se puede observar el dispositivo en condiciones de funcionamiento. Esto puede ser fundamental para identificar mecanismos de falla dinámicos, como la electromigración o la degradación térmica.