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

Nuestros sistemas de descontaminación y limpieza de 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 los semiconductores utiliza SEM y TEM para identificar y analizar fallas en dispositivos de transistores, 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 normales de funcionamiento. Para observar este tipo de fallas, se deben suministrar conexiones eléctricas y de enfriamiento al dispositivo transistor 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 volumen espacioso de 2,4 pies cúbicos y grandes puertos laterales de acceso a la aspiradora. 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 piezas puedan descontaminarse en un solo paso. De esa manera, toda la etapa de prueba in situ montada en un puerto lateral de vacío queda descontaminada y lista para conectarse a su SEM o TEM, donde los dispositivos eléctricos pueden operarse en condiciones normales y se pueden observar 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 (TEM)
• Espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS)
• Espectroscopia de rayos X (EDX)
• Haz de iones enfocado en crioplasma (Cryo-PFIB)
• Deposición de capas atómicas (ALD)
• Deposición física de vapor (PVD)
• Litografía ultravioleta extrema (EUVL)

El PlasmaVAC P50W tiene un descontaminador remoto de radicales de plasma de cátodo hueco fabricado por XEI Scientific, Inc con el modelo Evactron E50 E-TC. Esta fuente ofrece potencia de RF 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 ultra alta (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 opción de filtro de precisión (tamaño de poro de 0,5 µm). ) versión 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 100% H2 por razones de seguridad.

Especificaciones del tratamiento de superficies PlasmaVAC P50W :

• Fuente de plasma remota de XEI Scientific
• Modelo Evactron E50 E-TC
• Potencia ajustable 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 siguen 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 Evactron dedicado
• Almacenamiento de configuraciones de usuario
• Recetas, potencia, ciclos y duración de la limpieza
• Vista frontal
• Puertos de vacío de acceso lateral
• Aceleración turbo
• Estante calentado (60 °C) montado debajo de la fuente de plasma
• La distancia del estante calentado es ajustable en incrementos de 1 pulgada
• 2 estantes de almacenamiento HV ranurados adicionales

Este sistema P50W incluye una bomba seca de desbaste de raíces multietapa Edwards nXR60i y una bomba turbo Pfeiffer HiPace 300 montada debajo con controlador TC400. Sus características también incluyen ventilación atmosférica y una combinación integrada de Pirani y magnetrón invertido de cátodo frío Inficon MPG400. 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 placa calentado montado en lo alto de la cámara para una limpieza de plasma óptima de dispositivos de transistores u obleas, donde la temperatura se controla mediante un controlador independiente montado en la consola y se limita a un máximo de 60 °C para evitar riesgos de quemaduras para el operador. El estante calentado se instala a la distancia óptima para la limpieza de muestras SEM y TEM y se puede ajustar hacia arriba o hacia abajo en incrementos de 1 pulgada para otras aplicaciones según sea necesario. Hay dos estantes adicionales ubicados debajo del estante calentado para brindar espacio adicional de almacenamiento con alto vacío. El sistema de limpieza remota por plasma Evactron E50 E-TC está integrado en el techo de la cámara y un controlador de interfaz dedicado Evactron independiente permite al usuario variar fácilmente todos los parámetros de limpieza importantes y mantener las recetas del usuario. La cámara cuenta con una puerta con bisagras de acero inoxidable con ventana de visualización y filtro de policarbonato incorporado para proteger al usuario de la radiación IR y UV generada por el arco de plasma. Este instrumento PlasmaVAC incluye un bloqueo que no permite que el sistema de limpieza de plasma funcione por encima de 1 Torr.

La opción de software AutoExplor permite al usuario controlar dispositivos desde una computadora remota mientras protege el sistema. AutoExplor secuencia adecuadamente las bombas y opera automáticamente las válvulas correctas para una solicitud determinada. El usuario puede programar puntos de ajuste de presión y temperatura, velocidades 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 de mantenimiento preventivo interno y notifica al usuario cuando vence el servicio del sistema, como el mantenimiento de la bomba o la calibración del sensor. Esto ayuda a mantener el sistema en su máximo rendimiento operativo. También proporciona mensajes de error y fallas junto con información específica de solución de problemas en caso de falla del dispositivo para que el problema pueda corregirse lo antes posible.

La limpieza con plasma es una técnica ampliamente 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, mejorando la calidad de la imagen y la precisión del análisis. Así es como funciona la limpieza con plasma para muestras SEM y TEM:

1. Principio de limpieza con 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 a baja presión, comúnmente 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 por plasma:

• Eliminación física : los iones energéticos del plasma bombardean la superficie de la muestra, eliminando físicamente los contaminantes.
• Reacciones químicas : las especies reactivas en el plasma pueden interactuar químicamente con los contaminantes. Por ejemplo, los radicales de oxígeno pueden oxidar materiales orgánicos, convirtiéndolos 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 oscurecer los 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 cual es fundamental para lograr imágenes de alta resolución y alto contraste en SEM y TEM.
• Preparación para el recubrimiento : a menudo se usa antes de aplicar recubrimientos conductores a muestras no conductoras, asegurando 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 es destructiva para la superficie de la muestra.
• Rápido y Eficiente : El proceso puede tardar desde unos minutos hasta una hora, dependiendo del nivel de contaminación y el 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 dispositivos de transistores. La capacidad de estos microscopios para proporcionar imágenes de alta resolución a nanoescala permite un examen detallado de materiales, estructuras y dispositivos semiconductores. Así 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 dispositivos de transistores. Pueden identificar defectos superficiales, variaciones en el espesor de las capas y anomalías estructurales que pueden provocar fallas en los transistores. El modo de electrones retrodispersados (BSE) puede diferenciar entre materiales basándose en el contraste del número atómico, lo que es útil para inspeccionar la composición y distribución de los materiales en el dispositivo.
• TEM : TEM proporciona una resolución aún mayor que SEM y puede generar imágenes a nivel atómico. Esto es crucial para observar las estructuras internas de los transistores, como defectos de la red cristalina, dislocaciones y anomalías de interfaz entre diferentes materiales.

2. Análisis de fallas

• Análisis de defectos : los microscopios electrónicos pueden detectar y analizar defectos que no son visibles con microscopios menos potentes. Estos incluyen huecos, grietas e inclusiones de materiales extraños dentro del transistor.
• Análisis de materiales : las capacidades de espectroscopia de rayos X de 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 cuestiones como la contaminación o la degradación de materiales.

3. Localización de fallas

• Edición y depuración de circuitos : los sistemas de haz de iones enfocados (FIB), a menudo combinados con SEM, se utilizan para la edición de circuitos y el análisis de fallas. Pueden eliminar materiales en lugares específicos para exponer las secciones internas de un transistor o reparar y modificar circuitos a escala nanométrica.
• Seccionamiento físico : para defectos o fallas internas, se puede usar FIB para cortar secciones transversales de los dispositivos. Luego se pueden obtener imágenes de estas secciones transversales en SEM o 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 son eléctricamente activas y cuáles no, lo que indica áreas potenciales de falla.

5. Pruebas dinámicas

• Pruebas in situ : algunos microscopios electrónicos están equipados para realizar pruebas eléctricas in situ donde 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.