Le système de nettoyage et de décontamination au plasma PlasmaVAC P50W sous vide idéal, 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 plasma Ideal Vacuum PlasmaVAC P50W sont idéaux pour la préparation d'échantillons par 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, la preuve de la défaillance n'est visible que lors de tests in situ, lorsque le dispositif fonctionne dans ses conditions de fonctionnement normales. Pour observer ces types de pannes, des connexions électriques et de refroidissement doivent être fournies au dispositif à transistor lorsqu'il est monté à l'intérieur du microscope électronique. En gardant ces exigences à l’esprit, le P50W a une chambre de 16 x 16 x 16 pouces avec un volume spacieux de 2,4 pieds cubes et de grands ports d’accès latéraux au vide. Une plaque de passage vers le port latéral peut facilement être ajoutée pour transporter toutes les connexions électriques et les conduites 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 fonctionner dans des conditions normales et des 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 (TEM)
• Spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS)
• Spectroscopie à rayons X (EDX)
• Faisceau d'ions focalisé par cryo-plasma (Cryo-PFIB)
• Dépôt de couche atomique (ALD)
• Dépôt physique en phase vapeur (PVD)
• Lithographie ultraviolette extrême (EUVL)

Le PlasmaVAC P50W est doté d'un décontaminateur radicalaire 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 pour 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 de très haute pureté (taille de pores de 3 nm) pour répondre aux exigences strictes de la directive SEMI F38-0699 de l'industrie des semi-conducteurs et l'option de filtre de précision (taille de pore de 0,5 µm). ) version pour les conditions générales du 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 maximum de 50 watts
• Fréquence RF à 13,56 MHz
• Deux options de filtre d'entrée de gaz : tailles de pores de 3 nm et 0,5 µm
• La taille des pores de 3 nm est conforme 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 du nettoyage
• Fenêtre avant
• Ports de vide à accès latéral
• Limitation du turbo
• Étagère chauffée (60 °C) montée sous la source de plasma
• La distance des étagères chauffantes est réglable par incréments de 1 pouce
• 2 étagères de rangement HT à fentes supplémentaires

Ce système P50W comprend une pompe primaire sèche à plusieurs étages Edwards nXR60i et une pompe turbo Pfeiffer HiPace 300 sous montage avec contrôleur TC400. Ses caractéristiques comprennent également une ventilation atmosphérique et une jauge à magnétron inversé Pirani et à cathode froide intégrée Inficon MPG400. Les mesures de pression sous vide dans la chambre sont affichées via un contrôleur de pression monté sur console qui permet également à l'utilisateur de contrôler la vitesse de la turbopompe. Une étagère chauffante montée en hauteur dans la chambre est incluse pour un nettoyage au plasma optimal des transistors ou des tranches, où la température est contrôlée par un contrôleur séparé monté sur la console et est limitée à un maximum de 60 °C pour éviter tout risque de brûlure pour l'opérateur. L'étagère chauffée 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 faire varier facilement tous les paramètres de nettoyage importants et de conserver les recettes utilisateur. La chambre comporte une porte à charnières en acier inoxydable avec une fenêtre et un filtre en polycarbonate intégré pour protéger l'utilisateur des rayonnements IR et UV générés par l'arc plasma. Cet instrument PlasmaVAC comprend un verrouillage qui ne permet pas au système de nettoyage au plasma de fonctionner au-dessus de 1 Torr.

L'option logicielle AutoExplor permet à un utilisateur de contrôler les 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 des points de consigne de pression et de température, des taux de rampe, des temps de trempage et une ventilation. Le logiciel fournit un streaming 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 lorsqu'un entretien du système, tel que l'entretien 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 panne de périphérique afin que le problème puisse être corrigé le plus rapidement 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 (TEM), pour préparer et décontaminer des 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 SEM et TEM :

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 haute fréquence à un gaz basse pression, généralement de l'oxygène, de l'argon ou de l'hydrogène. Le processus crée des ions, des électrons et des espèces neutres 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 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 obscurcir 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 au revêtement : Il est souvent utilisé avant d'appliquer des revêtements conducteurs sur des échantillons non conducteurs, garantissant que le revêtement adhère bien et est 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 destructif 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, notamment 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 (TEM), 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, structures et 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 la 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 pouvant entraîner une défaillance des transistors. 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 répartition des matériaux dans le dispositif.
• TEM : TEM offre une résolution encore plus élevée que SEM et peut imager au niveau atomique. Ceci est crucial 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 échecs

• Analyse des défauts : Les microscopes électroniques peuvent détecter et analyser des défauts qui ne sont pas visibles avec des microscopes moins puissants. Ceux-ci incluent des vides, des fissures et des inclusions de corps étrangers 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 une analyse élémentaire et confirmer la composition chimique des matériaux. Cela aide à comprendre des problèmes tels que la contamination ou la dégradation des matériaux.

3. Localisation des défauts

• Édition et débogage de circuits : les systèmes à faisceau d'ions focalisés (FIB), souvent combinés avec SEM, sont utilisés pour l'édition de circuits et l'analyse des défaillances. Ils peuvent broyer 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, FIB peut être utilisé pour couper des sections transversales des appareils. Ces coupes transversales peuvent ensuite être imagées sous SEM ou TEM pour analyser les structures des couches et la qualité de l'interface.

4. Caractérisation électrique

• Contraste de tension dans SEM : Cette technique est utilisée pour identifier l'activité électrique dans les dispositifs semi-conducteurs. Il peut montrer quelles parties du transistor sont électriquement actives et lesquelles ne le sont pas, indiquant 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 jouer un rôle déterminant dans l’identification de mécanismes de défaillance dynamiques tels que l’électromigration ou la dégradation thermique.