Il sistema di pulizia e decontaminazione del plasma PlasmaVAC P50W sottovuoto ideale, 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 dei campioni mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) e a trasmissione (TEM). La pulizia al plasma è un passaggio fondamentale poiché rimuove i contaminanti organici dalle superfici dei campioni, migliorando la qualità dell'immagine 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 normali condizioni operative. Per osservare questo tipo di guasti, è necessario fornire collegamenti elettrici e di raffreddamento al dispositivo a transistor mentre è montato all'interno del microscopio elettronico. Tenendo presente questi requisiti, il P50W ha una camera di dimensioni di 16 x 16 x 16 pollici con un volume spazioso di 2,4 piedi cubi e ampie porte di accesso al vuoto laterali. È possibile aggiungere facilmente una piastra passante alla porta laterale che trasporta tutti i collegamenti elettrici 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 test in situ montata su una porta lato vuoto è decontaminata e pronta per essere collegata al SEM o al TEM, dove i dispositivi elettrici possono essere utilizzati in condizioni normali e si possono osservare i 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 sul crio-plasma (Cryo-PFIB)
• Deposizione di strati atomici (ALD)
• Deposizione fisica da vapore (PVD)
• Litografia ultravioletta estrema (EUVL)

PlasmaVAC P50W è dotato di un decontaminatore radicale al plasma a catodo cavo remoto prodotto da XEI Scientific, Inc con il modello Evactron E50 E-TC. Questa sorgente offre una potenza RF compresa 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 dispone di due opzioni di ingresso del gas: una versione con filtro di ingresso del gas ad altissima purezza (dimensione dei pori di 3 nm) per soddisfare i severi requisiti della direttiva SEMI F38-0699 dell'industria dei semiconduttori e l'opzione del filtro di precisione (dimensione dei pori di 0,5 µm ) versione per condizioni generali di laboratorio. 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. Per motivi di sicurezza si sconsiglia l'uso di H2 al 100%.

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
• Funzionamento continuo massimo di 50 Watt
• Frequenza RF a 13,56 MHz
• Due opzioni di filtro di ingresso del gas: dimensioni dei pori da 3 nm e 0,5 µm
• La dimensione dei pori di 3 nm è conforme alla direttiva SEMI F38-0699 dell'industria dei semiconduttori
• Testato con gas O2, CDA, Ar/H2, Ar/O2, N2/H2 e N2.
• Controller interfaccia utente Evactron dedicato
• Memorizzazione delle impostazioni utente
• Ricette, potenza, cicli e durata della pulizia
• Vista frontale
• Porte di aspirazione ad accesso laterale
• Regolazione del turbo
• Ripiano riscaldato (60 °C) montato sotto la sorgente al plasma
• La distanza del ripiano riscaldato è regolabile con incrementi di 1 pollice
• 2 ripiani portaoggetti HV aggiuntivi con fessura

Questo sistema P50W include una pompa per sgrossatura radici 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 una combinazione integrata Inficon MPG400 Pirani e manometro a magnetron invertito a catodo freddo. Le misurazioni della pressione del vuoto nella camera vengono visualizzate tramite un controller di pressione montato sulla console che consente inoltre 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 a 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 dei campioni SEM e TEM ed è regolabile verso l'alto o verso il basso con incrementi di 1 pollice per altre applicazioni secondo necessità. Due ripiani aggiuntivi si trovano sotto il ripiano riscaldato per ulteriore spazio di conservazione 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 conservare le ricette dell'utente. La camera è dotata di una porta incernierata in acciaio inossidabile con oblò e filtro in policarbonato integrato per proteggere l'utente dalle radiazioni IR e UV generate dall'arco plasma. Questo strumento PlasmaVAC include un interblocco che non consente al sistema di pulizia al plasma di funzionare al di sopra di 1 Torr.

L'opzione software AutoExplor consente all'utente di controllare i dispositivi da un computer remoto proteggendo al tempo stesso 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 assorbimento 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 interno di manutenzione preventiva e avvisa l'utente quando è necessaria la 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 guasto ed errore insieme a informazioni specifiche sulla risoluzione dei problemi in caso di guasto del dispositivo in modo che il problema possa essere corretto il prima possibile.

La pulizia al plasma è una tecnica ampiamente utilizzata in microscopia, inclusa 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 dell'immagine e l'accuratezza dell'analisi. Ecco come funziona la pulizia al plasma per 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 altamente reattive.

2. Rimozione dei contaminanti

Nel processo di pulizia al plasma:

• Rimozione fisica : gli ioni energetici 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 facilmente rimovibili.

3. Applicazione in SEM e TEM

Per i campioni SEM:

• Decontaminazione : la pulizia al plasma rimuove residui organici come impronte digitali, oli e particelle sospese nell'aria che possono oscurare i dettagli o interferire con i raggi di elettroni.
• Imaging migliorato : 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, che è fondamentale per ottenere immagini ad alta risoluzione e ad alto contrasto in SEM e TEM.
• Preparazione per il rivestimento : viene spesso utilizzato prima di applicare rivestimenti conduttivi su campioni non conduttivi, garantendo 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 generalmente non è distruttiva per la superficie del campione.
• Veloce ed efficiente : il processo può richiedere da pochi minuti a un'ora, a seconda del livello di contaminazione e delle dimensioni del campione.
• Versatile : efficace su una varietà di materiali, inclusi metalli, ceramica e campioni biologici.

I microscopi elettronici, in particolare i microscopi elettronici a scansione (SEM) e i microscopi elettronici a trasmissione (TEM), sono strumenti vitali 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 l'esame dettagliato di materiali, strutture e dispositivi semiconduttori. Ecco come vengono utilizzati i microscopi elettronici in questo contesto:


1. Imaging ad alta risoluzione

• SEM : i SEM vengono utilizzati per visualizzare la topografia superficiale e la composizione dei dispositivi a transistor. Possono identificare difetti superficiali, variazioni di spessore dello strato e anomalie strutturali che potrebbero portare al guasto dei transistor. La modalità elettroni retrodiffusi (BSE) può distinguere tra materiali in base al contrasto dei numeri atomici, utile per ispezionare la composizione e la distribuzione dei materiali nel dispositivo.
• TEM : TEM fornisce una risoluzione ancora più elevata rispetto al 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 funzionalità 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 il degrado dei materiali.

3. Localizzazione dei guasti

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

4. Caratterizzazione elettrica

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

5. Test dinamico

• Test in situ : alcuni microscopi elettronici sono attrezzati per eseguire test elettrici in situ in cui il dispositivo può essere osservato in condizioni operative. Ciò può essere determinante per identificare meccanismi di guasto dinamici come l'elettromigrazione o il degrado termico.