Il sistema di pulizia e decontaminazione al plasma Ideal Vacuum PlasmaVAC P50W, con sorgente di plasma remota, è comunemente utilizzato per la preparazione di campioni e substrati SEM, TEM, ALD e PVD

I nostri sistemi di pulizia e decontaminazione al plasma Ideal Vacuum PlasmaVAC P50W sono ideali per la preparazione di campioni di microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM). La pulizia al plasma è una fase fondamentale in quanto rimuove i contaminanti organici dalle superfici dei campioni, migliorando la qualità delle immagini e l'accuratezza dell'analisi. L'industria dei semiconduttori utilizza SEM e TEM per identificare e analizzare i guasti nei dispositivi a transistor, ma in molti casi la prova del guasto è visibile solo durante i test in situ mentre il dispositivo funziona nelle sue normali condizioni operative. Per osservare questi tipi di guasti, è necessario fornire connessioni elettriche e di raffreddamento al dispositivo a transistor mentre è montato all'interno del microscopio elettronico. Con questi requisiti in mente, il P50W ha una dimensione della camera di 16 x 16 x 16 pollici con un volume spazioso di 2,4 piedi cubi e grandi porte di accesso al vuoto laterali. È possibile aggiungere facilmente una piastra passante alla porta laterale che trasporta tutte le connessioni elettriche e le linee di alimentazione del raffreddamento in modo che tutte queste parti possano essere decontaminate in un unico passaggio. In questo modo, l'intera fase di prova in situ montata su una porta laterale del vuoto viene decontaminata e pronta per essere collegata al SEM o TEM, dove i dispositivi elettrici possono essere azionati in condizioni normali e possono essere osservati eventuali difetti.

PlasmaVAC P50W è ideale per rimuovere la contaminazione da idrocarburi da campioni e substrati utilizzati in:

• Microscopia elettronica a scansione (SEM)
• Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
• Spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS)
• Spettroscopia a raggi X (EDX)
• Fascio ionico focalizzato al crio-plasma (Cryo-PFIB)
• Deposizione di strati atomici (ALD)
• Deposizione fisica da vapore (PVD)
• Litografia ultravioletta estrema (EUVL)

Il PlasmaVAC P50W ha un decontaminatore radicale al plasma a catodo cavo remoto prodotto da XEI Scientific, Inc con modello Evactron E50 E-TC. Questa sorgente offre potenza RF tra 35 e 75 Watt a 13,56 MHz e include una libreria di ricette testate e opzioni per modificare potenza, cicli e durata della pulizia. L'Evactron E50 E-TC ha due opzioni di ingresso gas: una versione con filtro di ingresso gas ad altissima purezza (dimensione pori 3 nm) per soddisfare i severi requisiti della direttiva SEMI F38-0699 del settore dei semiconduttori e la versione con filtro di precisione (dimensione pori 0,5 µm) per condizioni di laboratorio generali. Questi filtri in linea impediscono l'introduzione di particolato dalle linee di alimentazione del gas nel flusso di plasma. I gas alternativi che sono stati testati includono O2, CDA, Ar/H2, Ar/O2, N2/H2 e N2. L'uso di H2 al 100% non è raccomandato per motivi di sicurezza.

Specifiche del trattamento superficiale PlasmaVAC P50W :

• Sorgente di plasma remota di XEI Scientific
• Modello Evactron E50 E-TC
• Potenza regolabile tra 35 e 75 Watt
• Massimo 50 Watt di funzionamento continuo
• Frequenza RF a 13,56 MHz
• Due opzioni di filtro di ingresso gas: dimensioni dei pori di 3 nm e 0,5 µm
• Le dimensioni dei pori da 3 nm seguono la direttiva SEMI F38-0699 dell'industria dei semiconduttori
• Testato con gas O2, CDA, Ar/H2, Ar/O2, N2/H2 e N2.
• Controller dell'interfaccia utente Evactron dedicato
• Memorizzazione delle impostazioni utente
• Ricette, potenza, cicli e durata della pulizia
• Finestra frontale
• Porte di vuoto ad accesso laterale
• Turbo-limitazione
• Ripiano riscaldato (60 °C) montato sotto la sorgente di plasma
• La distanza del ripiano riscaldato è regolabile con incrementi di 1 pollice
• 2 ripiani aggiuntivi per lo stoccaggio HV scanalati

Questo sistema P50W include una pompa di sgrossatura multistadio a secco Edwards nXR60i e una pompa turbo Pfeiffer HiPace 300 sottomontata con controller TC400. Le sue caratteristiche includono anche lo sfiato atmosferico e un misuratore integrato Inficon MPG400 combinato Pirani e magnetron invertito a catodo freddo. Le misurazioni della pressione del vuoto della camera vengono visualizzate tramite un controller di pressione montato sulla console che consente anche all'utente di controllare la velocità della pompa turbo. È incluso un ripiano riscaldato montato in alto nella camera per una pulizia ottimale al plasma di dispositivi transistor o wafer, dove la temperatura è controllata da un controller separato montato sulla console ed è limitata a un massimo di 60 °C per evitare rischi di ustioni per l'operatore. Il ripiano riscaldato è installato alla distanza ottimale per la pulizia di campioni SEM e TEM ed è regolabile verso l'alto o verso il basso con incrementi di 1 pollice per altre applicazioni, se necessario. Due ripiani aggiuntivi sono posizionati sotto il ripiano riscaldato per ulteriore spazio di stoccaggio ad alto vuoto. Il sistema di pulizia al plasma remoto Evactron E50 E-TC è integrato nel tetto della camera e un controller di interfaccia dedicato Evactron separato consente all'utente di variare facilmente tutti i parametri di pulizia importanti e di conservare le ricette utente. La camera è dotata di una porta incernierata in acciaio inossidabile con una finestra e un filtro in policarbonato integrato per proteggere l'utente dalle radiazioni IR e UV generate dall'arco al plasma. Questo strumento PlasmaVAC include un interblocco che non consente al sistema di pulizia al plasma di funzionare oltre 1 Torr.

L'opzione software AutoExplor consente all'utente di controllare i dispositivi da un computer remoto proteggendo il sistema. AutoExplor sequenzia correttamente le pompe e aziona automaticamente le valvole corrette per una determinata richiesta. L'utente può programmare i setpoint di pressione e temperatura, le velocità di rampa, i tempi di ammollo e lo sfiato. Il software fornisce streaming di dati grafici in tempo reale in modo che l'utente possa visualizzare il comportamento del sistema. AutoExplor mantiene un programma di manutenzione preventiva interna e avvisa l'utente quando è necessario un intervento di manutenzione del sistema, come la manutenzione della pompa o la calibrazione del sensore. Ciò aiuta a mantenere il sistema al massimo delle prestazioni operative. Fornisce inoltre messaggi di errore e di guasto insieme a informazioni specifiche per la risoluzione dei problemi in caso di guasto di un dispositivo in modo che il problema possa essere corretto il prima possibile.

La pulizia al plasma è una tecnica ampiamente utilizzata in microscopia, tra cui la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM), per preparare e decontaminare i campioni. Rimuove efficacemente i contaminanti organici dalle superfici dei campioni, migliorando la qualità delle immagini e l'accuratezza dell'analisi. Ecco come funziona la pulizia al plasma per i campioni SEM e TEM:

1. Principio della pulizia al plasma
La pulizia al plasma utilizza il plasma, un gas altamente ionizzato, per rimuovere i contaminanti. Il plasma viene generato applicando un campo elettromagnetico ad alta frequenza a un gas a bassa pressione, comunemente ossigeno, argon o idrogeno. Il processo crea ioni, elettroni e specie neutre che sono altamente reattive.

2. Rimozione dei contaminanti

Nel processo di pulizia al plasma:

• Rimozione fisica : gli ioni energetici presenti nel plasma bombardano la superficie del campione, eliminando fisicamente i contaminanti.
• Reazioni chimiche : le specie reattive nel plasma possono interagire chimicamente con i contaminanti. Ad esempio, i radicali dell'ossigeno possono ossidare i materiali organici, trasformandoli in composti volatili che vengono facilmente rimossi.

3. Applicazione in SEM e TEM

Per campioni SEM:

• Decontaminazione : la pulizia al plasma rimuove i residui organici come impronte digitali, oli e particelle sospese nell'aria che possono oscurare i dettagli o interferire con i fasci di elettroni.
• Immagini migliorate : pulendo la superficie, il trattamento al plasma riduce gli effetti di carica e migliora la risoluzione e il contrasto delle immagini SEM e TEM.
• Risoluzione e contrasto migliorati : una superficie pulita del campione consente una migliore interazione tra gli elettroni e il campione stesso, fattore fondamentale per ottenere immagini ad alta risoluzione e ad alto contrasto in SEM e TEM.
• Preparazione al rivestimento : viene spesso utilizzata prima di applicare rivestimenti conduttivi a campioni non conduttivi, per garantire che il rivestimento aderisca bene e sia uniforme.

4. Vantaggi dell'utilizzo della pulizia al plasma

• Delicato sui campioni : a differenza dei metodi di pulizia chimica, la pulizia al plasma è generalmente non distruttiva per la superficie del campione.
• Rapido ed efficiente : il processo può durare da pochi minuti a un'ora, a seconda del livello di contaminazione e delle dimensioni del campione.
• Versatile : efficace su un'ampia gamma di materiali, tra cui metalli, ceramiche e campioni biologici.

I microscopi elettronici, in particolare i microscopi elettronici a scansione (SEM) e i microscopi elettronici a trasmissione (TEM), sono strumenti essenziali nel settore dei semiconduttori per identificare e analizzare i guasti nei dispositivi a transistor. La capacità di questi microscopi di fornire immagini ad alta risoluzione su scala nanometrica consente un esame dettagliato di materiali, strutture e dispositivi semiconduttori. Ecco come vengono utilizzati i microscopi elettronici in questo contesto:


1. Immagini ad alta risoluzione

• SEM : i SEM vengono utilizzati per visualizzare la topografia superficiale e la composizione dei dispositivi transistor. Possono identificare difetti superficiali, variazioni di spessore dello strato e anomalie strutturali che possono portare al guasto del transistor. La modalità degli elettroni retrodiffusi (BSE) può distinguere tra materiali in base al contrasto del numero atomico, il che è utile per ispezionare la composizione e la distribuzione dei materiali nel dispositivo.
• TEM : TEM offre una risoluzione ancora più elevata di SEM e può creare immagini a livello atomico. Ciò è fondamentale per visualizzare le strutture interne dei transistor, come difetti del reticolo cristallino, dislocazioni e anomalie di interfaccia tra materiali diversi.

2. Analisi dei guasti

• Analisi dei difetti : i microscopi elettronici possono rilevare e analizzare difetti che non sono visibili con microscopi meno potenti. Questi includono vuoti, crepe e inclusioni di materiale estraneo all'interno del transistor.
• Analisi dei materiali : le capacità della spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDX) nei microscopi elettronici possono essere utilizzate per eseguire analisi elementari e confermare la composizione chimica dei materiali. Ciò aiuta a comprendere problemi come la contaminazione o la degradazione dei materiali.

3. Localizzazione degli errori

• Modifica e debug dei circuiti : i sistemi Focused Ion Beam (FIB), spesso combinati con SEM, sono utilizzati per la modifica dei circuiti e l'analisi dei guasti. Possono fresare materiali in punti specifici per esporre le sezioni interne di un transistor o per riparare e modificare circuiti su scala nanometrica.
• Sezionamento fisico : per difetti o guasti interni, FIB può essere utilizzato per tagliare sezioni trasversali dei dispositivi. Queste sezioni trasversali possono quindi essere visualizzate tramite SEM o TEM per analizzare le strutture degli strati e la qualità dell'interfaccia.

4. Caratterizzazione elettrica

• Contrasto di tensione in SEM : questa tecnica è utilizzata per identificare l'attività elettrica nei dispositivi semiconduttori. Può mostrare quali parti del transistor sono elettricamente attive e quali no, indicando potenziali aree di guasto.

5. Test dinamici

• Test in situ : alcuni microscopi elettronici sono equipaggiati per eseguire test elettrici in situ, dove il dispositivo può essere osservato in condizioni operative. Ciò può essere determinante nell'identificazione di meccanismi di guasto dinamici come l'elettromigrazione o la degradazione termica.