Le système de nettoyage et de décontamination au plasma Ideal Vacuum PlasmaVAC P50W, avec source de plasma à distance, est couramment utilisé pour la préparation d'échantillons et de substrats SEM, TEM, ALD et PVD

Nos systèmes de nettoyage et de décontamination au plasma Ideal Vacuum PlasmaVAC P50W sont idéaux pour la préparation d'échantillons de microscopie électronique à balayage (SEM) et à transmission (TEM). Le nettoyage au plasma est une étape essentielle car il élimine les contaminants organiques des surfaces des échantillons, améliorant ainsi la qualité de l'image et la précision de l'analyse. L'industrie des semi-conducteurs utilise le SEM et le TEM pour identifier et analyser les défaillances des dispositifs à transistors, mais dans de nombreux cas, les preuves de la défaillance ne sont visibles que lors des tests in situ alors que l'appareil fonctionne dans ses conditions de fonctionnement normales. Pour observer ces types de défaillances, des connexions électriques et de refroidissement doivent être fournies au dispositif à transistors pendant qu'il est monté à l'intérieur du microscope électronique. Compte tenu de ces exigences, le P50W a une taille de chambre de 16 x 16 x 16 pouces avec un volume spacieux de 2,4 pieds cubes et de grands ports d'accès au vide latéraux. Une plaque de passage vers le port latéral peut facilement être ajoutée pour transporter toutes les connexions électriques et les lignes d'alimentation en refroidissement afin que toutes ces pièces puissent être décontaminées en une seule étape. De cette façon, l'étage de test in situ complet monté sur un port côté vide est décontaminé et prêt à être connecté à votre SEM ou TEM, où les appareils électriques peuvent être utilisés dans des conditions normales et les défauts peuvent être observés.

Le PlasmaVAC P50W est idéal pour éliminer la contamination par les hydrocarbures des échantillons et des substrats utilisés dans :

• Microscopie électronique à balayage (MEB)
• Microscopie électronique à transmission (MET)
• Spectroscopie de photoélectrons à rayons X (XPS)
• Spectroscopie des rayons X (EDX)
• Faisceau d'ions focalisés par cryo-plasma (Cryo-PFIB)
• Dépôt de couche atomique (ALD)
• Dépôt physique en phase vapeur (PVD)
• Lithographie ultraviolette extrême (EUVL)

Le PlasmaVAC P50W est équipé d'un décontaminateur radical à plasma à cathode creuse à distance fabriqué par XEI Scientific, Inc. avec le modèle Evactron E50 E-TC. Cette source offre une puissance RF comprise entre 35 et 75 watts à 13,56 MHz et comprend une bibliothèque de recettes testées et d'options permettant de modifier la puissance, les cycles et la durée du nettoyage. L'Evactron E50 E-TC dispose de deux options d'entrée de gaz : une version avec filtre d'entrée de gaz ultra-pur (taille de pores de 3 nm) pour répondre aux exigences strictes de la directive SEMI F38-0699 de l'industrie des semi-conducteurs et la version avec filtre de précision (taille de pores de 0,5 µm) pour les conditions générales de laboratoire. Ces filtres en ligne empêchent l'introduction de particules provenant des conduites d'alimentation en gaz dans le flux de plasma. Les gaz alternatifs qui ont été testés comprennent O2, CDA, Ar/H2, Ar/O2, N2/H2 et N2. L'utilisation de 100 % H2 n'est pas recommandée pour des raisons de sécurité.

Spécifications du traitement de surface PlasmaVAC P50W :

• Source de plasma à distance par XEI Scientific
• Modèle Evactron E50 E-TC
• Puissance réglable entre 35 et 75 watts
• Fonctionnement continu jusqu'à 50 watts maximum
• Fréquence RF à 13,56 MHz
• Deux options de filtre d'admission de gaz : tailles de pores de 3 nm et 0,5 µm
• Les tailles de pores de 3 nm sont conformes à la directive SEMI F38-0699 de l'industrie des semi-conducteurs
• Testé avec les gaz O2, CDA, Ar/H2, Ar/O2, N2/H2 et N2.
• Contrôleur d'interface utilisateur Evactron dédié
• Stockage des paramètres utilisateur
• Recettes, puissance, cycles et durée de nettoyage
• Fenêtre d'affichage avant
• Ports d'accès à vide latéraux
• Turbo Throttling
• Étagère chauffante (60 °C) montée sous la source de plasma
• La distance entre les étagères chauffantes est réglable par incréments de 1 pouce
• 2 étagères de rangement supplémentaires à fentes HV

Ce système P50W comprend une pompe de dégrossissage multi-étages sèche Edwards nXR60i et une pompe turbo Pfeiffer HiPace 300 sous-montée avec contrôleur TC400. Ses caractéristiques comprennent également une ventilation atmosphérique et une jauge intégrée Inficon MPG400 combinée Pirani et magnétron inversé à cathode froide. Les mesures de pression sous vide de la chambre sont affichées via un contrôleur de pression monté sur la console qui permet également à l'utilisateur de contrôler la vitesse de la pompe turbo. Une étagère chauffante montée en hauteur dans la chambre est incluse pour un nettoyage plasma optimal des dispositifs à transistors ou des plaquettes, où la température est contrôlée par un contrôleur séparé monté sur la console et est limitée à un maximum de 60 °C pour éviter les risques de brûlure pour l'opérateur. L'étagère chauffante est installée à la distance optimale pour le nettoyage des échantillons SEM et TEM et est réglable vers le haut ou vers le bas par incréments de 1 pouce pour d'autres applications selon les besoins. Deux étagères supplémentaires sont situées sous l'étagère chauffante pour un espace de stockage supplémentaire sous vide poussé. Le système de nettoyage plasma à distance Evactron E50 E-TC est intégré au toit de la chambre et un contrôleur d'interface dédié Evactron séparé permet à l'utilisateur de modifier facilement tous les paramètres de nettoyage importants et de conserver les recettes de l'utilisateur. La chambre est dotée d'une porte en acier inoxydable à charnière avec hublot et d'un filtre en polycarbonate intégré pour protéger l'utilisateur des rayons IR et UV générés par l'arc plasma. Cet instrument PlasmaVAC comprend un verrouillage qui ne permet pas au système de nettoyage plasma de fonctionner au-dessus de 1 Torr.

L'option logicielle AutoExplor permet à un utilisateur de contrôler des appareils à partir d'un ordinateur distant tout en protégeant le système. AutoExplor séquence correctement les pompes et actionne automatiquement les vannes appropriées pour une demande donnée. L'utilisateur peut programmer les points de consigne de pression et de température, les taux de rampe, les temps de trempage et la ventilation. Le logiciel fournit un flux de données graphiques en temps réel afin que l'utilisateur puisse visualiser le comportement du système. AutoExplor maintient un calendrier de maintenance préventive interne et informe l'utilisateur lorsque l'entretien du système, comme la maintenance de la pompe ou l'étalonnage du capteur, est dû. Cela permet de maintenir le système à des performances de fonctionnement optimales. Il fournit également des messages de panne et d'erreur ainsi que des informations de dépannage spécifiques en cas de défaillance d'un appareil afin que le problème puisse être corrigé dès que possible.

Le nettoyage au plasma est une technique largement utilisée en microscopie, notamment en microscopie électronique à balayage (MEB) et en microscopie électronique à transmission (MET), pour préparer et décontaminer les échantillons. Il élimine efficacement les contaminants organiques des surfaces des échantillons, améliorant ainsi la qualité de l'image et la précision de l'analyse. Voici comment fonctionne le nettoyage au plasma pour les échantillons MEB et MET :

1. Principe du nettoyage au plasma
Le nettoyage au plasma utilise du plasma, un gaz hautement ionisé, pour éliminer les contaminants. Le plasma est généré en appliquant un champ électromagnétique à haute fréquence à un gaz à basse pression, généralement de l'oxygène, de l'argon ou de l'hydrogène. Le processus crée des ions, des électrons et des espèces neutres qui sont hautement réactifs.

2. Élimination des contaminants

Dans le processus de nettoyage au plasma :

• Élimination physique : les ions énergétiques du plasma bombardent la surface de l’échantillon, éliminant physiquement les contaminants.
• Réactions chimiques : Les espèces réactives du plasma peuvent interagir chimiquement avec les contaminants. Par exemple, les radicaux oxygénés peuvent oxyder les matières organiques et les transformer en composés volatils qui sont facilement éliminés.

3. Application en SEM et TEM

Pour les échantillons SEM :

• Décontamination : Le nettoyage au plasma élimine les résidus organiques comme les empreintes digitales, les huiles et les particules en suspension dans l’air qui peuvent masquer les détails ou interférer avec les faisceaux d’électrons.
• Imagerie améliorée : en nettoyant la surface, le traitement au plasma réduit les effets de charge et améliore la résolution et le contraste des images SEM et TEM.
• Résolution et contraste améliorés : une surface d'échantillon propre permet une meilleure interaction entre les électrons et l'échantillon, ce qui est essentiel pour obtenir des images haute résolution et à contraste élevé en SEM et TEM.
• Préparation du revêtement : Il est souvent utilisé avant d'appliquer des revêtements conducteurs sur des échantillons non conducteurs, garantissant ainsi que le revêtement adhère bien et soit uniforme.

4. Avantages de l'utilisation du nettoyage au plasma

• Doux pour les échantillons : contrairement aux méthodes de nettoyage chimique, le nettoyage au plasma est généralement non destructeur pour la surface de l'échantillon.
• Rapide et efficace : Le processus peut prendre de quelques minutes à une heure, selon le niveau de contamination et la taille de l’échantillon.
• Polyvalent : efficace sur une variété de matériaux, y compris les métaux, la céramique et les échantillons biologiques.

Les microscopes électroniques, en particulier les microscopes électroniques à balayage (MEB) et les microscopes électroniques à transmission (MET), sont des outils essentiels dans l'industrie des semi-conducteurs pour identifier et analyser les défaillances des dispositifs à transistors. La capacité de ces microscopes à fournir des images haute résolution à l'échelle nanométrique permet un examen détaillé des matériaux, des structures et des dispositifs semi-conducteurs. Voici comment les microscopes électroniques sont utilisés dans ce contexte :


1. Imagerie haute résolution

• SEM : Les SEM sont utilisés pour visualiser la topographie de surface et la composition des dispositifs à transistors. Ils peuvent identifier les défauts de surface, les variations d'épaisseur de couche et les anomalies structurelles qui peuvent conduire à une défaillance du transistor. Le mode d'électrons rétrodiffusés (BSE) peut différencier les matériaux en fonction du contraste du numéro atomique, ce qui est utile pour inspecter la composition et la distribution des matériaux dans le dispositif.
• TEM : Le TEM offre une résolution encore plus élevée que le SEM et peut prendre des images au niveau atomique. Cela est essentiel pour visualiser les structures internes des transistors, telles que les défauts du réseau cristallin, les dislocations et les anomalies d'interface entre différents matériaux.

2. Analyse des défaillances

• Analyse des défauts : Les microscopes électroniques peuvent détecter et analyser des défauts qui ne sont pas visibles avec des microscopes moins puissants. Il s'agit notamment des vides, des fissures et des inclusions de matières étrangères dans le transistor.
• Analyse des matériaux : les capacités de spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX) des microscopes électroniques peuvent être utilisées pour effectuer des analyses élémentaires et confirmer la composition chimique des matériaux. Cela permet de comprendre des problèmes tels que la contamination ou la dégradation des matériaux.

3. Localisation des défauts

• Modification et débogage de circuits : les systèmes à faisceaux d'ions focalisés (FIB), souvent associés au SEM, sont utilisés pour la modification de circuits et l'analyse des défaillances. Ils peuvent éliminer des matériaux à des endroits spécifiques pour exposer les sections internes d'un transistor ou pour réparer et modifier des circuits à l'échelle nanométrique.
• Sectionnement physique : Pour les défauts ou défaillances internes, la FIB peut être utilisée pour découper des sections transversales des dispositifs. Ces sections transversales peuvent ensuite être imagées sous MEB ou MET pour analyser les structures des couches et la qualité de l'interface.

4. Caractérisation électrique

• Contraste de tension en SEM : cette technique est utilisée pour identifier l'activité électrique dans les dispositifs à semi-conducteurs. Elle permet de montrer quelles parties du transistor sont électriquement actives et lesquelles ne le sont pas, indiquant ainsi les zones de défaillance potentielles.

5. Tests dynamiques

• Tests in situ : certains microscopes électroniques sont équipés pour effectuer des tests électriques in situ où l'appareil peut être observé dans des conditions de fonctionnement. Cela peut être utile pour identifier les mécanismes de défaillance dynamique tels que l'électromigration ou la dégradation thermique.