理想的な真空プラズマVAC P50Wプラズマ洗浄および除染システムは、リモートプラズマソースを備え、SEM、TEM、ALD、PVDサンプルおよび基板の準備によく使用されます。

当社の理想的な真空プラズマVAC P50Wプラズマ洗浄および除染システムは、走査型電子顕微鏡（SEM）および透過型電子顕微鏡（TEM）のサンプル準備に最適です。プラズマ洗浄は、サンプル表面から有機汚染物質を除去し、画像品質と分析精度を向上させるため、重要なステップです。半導体業界では、トランジスタデバイスの故障を特定して分析するためにSEMとTEMを使用していますが、多くの場合、故障の証拠は、デバイスが通常の動作条件下で動作しているときの現場テスト中にのみ確認できます。これらのタイプの故障を観察するには、トランジスタデバイスを電子顕微鏡内に取り付けた状態で、電気接続と冷却接続をトランジスタデバイスに供給する必要があります。これらの要件を考慮して、P50Wは、16 x 16 x 16インチのチャンバーサイズと、2.4立方フィートの広々とした容積、および大きな側面真空アクセスポートを備えています。側面ポートへのフィードスループレートを簡単に追加して、すべての電気接続と冷却供給ラインを運ぶことができるため、これらすべての部品を1つのステップで除染できます。これにより、真空サイドポートに取り付けられた完全な in-situ テストステージが除染され、SEM または TEM に接続する準備が整い、電気デバイスを通常の状態で操作して欠陥を観察できるようになります。

PlasmaVAC P50W は、以下の用途で使用されるサンプルや基板から炭化水素汚染を除去するのに最適です。

• 走査型電子顕微鏡（SEM）
• 透過型電子顕微鏡（TEM）
• X線光電子分光法（XPS）
• X線分光法（EDX）
• クライオプラズマ集束イオンビーム（クライオPFIB）
• 原子層堆積法（ALD）
• 物理蒸着法（PVD）
• 極端紫外線リソグラフィー (EUVL)

PlasmaVAC P50W には、XEI Scientific, Inc 製のモデル Evactron E50 E-TC のリモート中空陰極プラズマラジカル除染装置が搭載されています。このソースは、13.56 MHz で 35 ～ 75 ワットの RF 電力を提供し、テスト済みのレシピのライブラリと、電力、サイクル、クリーニング時間を変更するためのオプションが含まれています。Evactron E50 E-TC には、2 つのガス入口オプションがあります。半導体業界の SEMI F38-0699 指令の厳格な要件を満たす超高純度ガス入口フィルター (孔サイズ 3 nm) バージョンと、一般的なラボ条件向けの精密フィルター オプション (孔サイズ 0.5 µm) バージョンです。これらのインライン フィルターは、ガス フィードラインからプラズマ ストリームに微粒子が混入するのを防ぎます。テスト済みの代替ガスには、O2、CDA、Ar/H2、Ar/O2、N2/H2、N2 などがあります。安全上の理由から、100% H2 の使用は推奨されません。

PlasmaVAC P50W表面処理仕様:

• XEI Scientific のリモートプラズマソース
• モデル エバクトロン E50 E-TC
• 35～75ワットの間で調整可能な電力
• 最大50ワットの連続動作
• RF周波数13.56MHz
• 2つのガス入口フィルターオプション: 3 nmと0.5 µmの孔径
• 3 nmの細孔サイズは半導体業界のSEMI F38-0699指令に準拠しています
• O2、CDA、Ar/H2、Ar/O2、N2/H2、N2 ガスでテスト済み。
• 専用Evactronユーザーインターフェースコントローラー
• ユーザー設定の保存
• レシピ、パワー、サイクル、クリーニング時間
• フロントビューポート
• サイドアクセス真空ポート
• ターボスロットリング
• プラズマ源の下に設置された加熱棚（60℃）
• 加熱棚の距離は1インチ単位で調整可能
• 追加のスロット付きHV収納棚2つ

この P50W システムには、Edwards nXR60i ドライ多段ルーツ粗引きポンプと、TC400 コントローラ付きのアンダーマウント Pfeiffer HiPace 300 ターボポンプが含まれています。また、大気開放機能と、統合型 Inficon MPG400 ピラニと冷陰極反転マグネトロンの組み合わせゲージも備えています。チャンバーの真空圧の測定値は、コンソールに取り付けられた圧力コントローラで表示され、ユーザーはこのコントローラを使用してターボポンプの速度を制御することもできます。トランジスタデバイスまたはウェーハのプラズマ洗浄を最適化するために、チャンバーの高い位置に加熱プラテン棚が取り付けられています。温度は、コンソールに取り付けられた別のコントローラによって制御され、オペレーターの火傷の危険を防ぐために最高 60 °C に制限されています。加熱棚は、SEM および TEM サンプルの洗浄に最適な距離に設置されており、必要に応じて他の用途で 1 インチ単位で上下に調整できます。加熱棚の下には、高真空保管スペースを追加するための棚が 2 つあります。 Evactron E50 E-TC リモート プラズマ洗浄システムはチャンバーの天井に組み込まれており、別の Evactron 専用インターフェイス コントローラーにより、ユーザーはすべての重要な洗浄パラメーターを簡単に変更し、ユーザー レシピを維持できます。チャンバーには、ビューポート付きのヒンジ付きステンレス スチール ドアと、プラズマ アークによって生成される IR および UV 放射線からユーザーを保護するためのポリカーボネート フィルターが組み込まれています。この PlasmaVAC 装置には、プラズマ洗浄システムが 1 Torr を超える圧力で動作しないようにするインターロックが含まれています。

AutoExplor ソフトウェア オプションを使用すると、システムを保護しながらリモート コンピュータからデバイスを制御できます。AutoExplor はポンプを適切に順序付け、特定の要求に対して適切なバルブを自動的に操作します。ユーザーは、圧力と温度の設定値、ランプ レート、ソーク時間、およびベントをプログラムできます。ソフトウェアはリアルタイムのグラフィック データ ストリーミングを提供するため、ユーザーはシステムの動作を視覚化できます。AutoExplor は内部の予防保守スケジュールを維持し、ポンプ保守やセンサーのキャリブレーションなどのシステム サービスが予定されているときにユーザーに通知します。これにより、システムを最高の動作パフォーマンスに保つことができます。また、デバイス障害が発生した場合は、障害およびエラー メッセージと具体的なトラブルシューティング情報が提供され、問題をできるだけ早く修正できます。

プラズマ洗浄は、走査型電子顕微鏡 (SEM) や透過型電子顕微鏡 (TEM) などの顕微鏡でサンプルの準備と汚染除去に広く使用されている技術です。サンプル表面から有機汚染物質を効果的に除去し、画像品質と分析精度を向上させます。SEM および TEM サンプルのプラズマ洗浄の仕組みは次のとおりです。

1. プラズマ洗浄の原理
プラズマ洗浄では、高度にイオン化されたガスであるプラズマを使用して汚染物質を除去します。プラズマは、低圧ガス (通常は酸素、アルゴン、水素) に高周波電磁場を適用することで生成されます。このプロセスにより、反応性の高いイオン、電子、中性種が生成されます。

2. 汚染物質の除去

プラズマ洗浄プロセスでは、

• 物理的除去: プラズマ内の高エネルギーイオンがサンプル表面に衝突し、汚染物質を物理的に吹き飛ばします。
• 化学反応: プラズマ内の反応性種は、汚染物質と化学的に相互作用します。たとえば、酸素ラジカルは有機物を酸化して、簡単に除去できる揮発性化合物に変えます。

3. SEMおよびTEMへの応用

SEMサンプルの場合:

• 汚染除去: プラズマ洗浄により、細部を不明瞭にしたり電子ビームを妨害したりする可能性のある指紋、油、空気中の微粒子などの有機残留物が除去されます。
• 画像の改善: プラズマ処理により表面を洗浄することで帯電効果が低減し、SEM および TEM 画像の解像度とコントラストが向上します。
• 解像度とコントラストの向上: サンプル表面が清潔であれば、電子とサンプル間の相互作用が改善され、SEM および TEM で高解像度と高コントラストの画像を実現するために重要になります。
• コーティングの準備: 導電性コーティングを非導電性サンプルに塗布する前によく使用され、コーティングがしっかりと付着し、均一であることを確認します。

4. プラズマ洗浄の利点

• サンプルに優しい: 化学洗浄法とは異なり、プラズマ洗浄は一般にサンプル表面を破壊しません。
• 高速かつ効率的: 汚染レベルとサンプルのサイズに応じて、プロセスには数分から 1 時間かかります。
• 多用途: 金属、セラミック、生物サンプルなど、さまざまな材料に効果的です。

電子顕微鏡、特に走査型電子顕微鏡 (SEM) と透過型電子顕微鏡 (TEM) は、トランジスタ デバイスの故障を特定して分析するための半導体業界の重要なツールです。これらの顕微鏡はナノスケールで高解像度の画像を提供できるため、半導体の材料、構造、デバイスを詳細に検査できます。このコンテキストでの電子顕微鏡の使用方法は次のとおりです。


1. 高解像度画像

• SEM : SEM は、トランジスタ デバイスの表面トポグラフィーと構成を視覚化するために使用されます。トランジスタの故障につながる可能性のある表面欠陥、層厚のばらつき、構造異常を特定できます。後方散乱電子 (BSE) モードでは、原子番号のコントラストに基づいて材料を区別できるため、デバイス内の材料の構成と分布を検査するのに役立ちます。
• TEM : TEM は SEM よりもさらに高い解像度を提供し、原子レベルで画像化できます。これは、結晶格子欠陥、転位、異なる材料間の界面異常など、トランジスタの内部構造を観察するために不可欠です。

2. 故障解析

• 欠陥分析: 電子顕微鏡は、それほど高性能でない顕微鏡では見えない欠陥を検出し、分析できます。これには、トランジスタ内の空隙、亀裂、異物混入などが含まれます。
• 材料分析: 電子顕微鏡のエネルギー分散型 X 線分光法 (EDX) 機能を使用して、元素分析を実行し、材料の化学組成を確認できます。これは、汚染や材料の劣化などの問題を理解するのに役立ちます。

3. 障害箇所の特定

• 回路編集とデバッグ: 集束イオン ビーム (FIB) システムは、多くの場合 SEM と組み合わせて、回路編集と障害解析に使用されます。特定の場所の材料を削り取ってトランジスタの内部セクションを露出させたり、ナノメートル スケールで回路を修復および変更したりできます。
• 物理的断面化: 内部の欠陥や故障については、FIB を使用してデバイスの断面を切断できます。その後、これらの断面を SEM または TEM で画像化し、層構造とインターフェースの品質を分析できます。

4. 電気的特性

• SEM の電圧コントラスト: この技術は、半導体デバイスの電気的活動を識別するために使用されます。トランジスタのどの部分が電気的にアクティブで、どの部分がそうでないかを示し、潜在的な故障領域を示します。

5. 動的テスト

• インサイチュテスト: 一部の電子顕微鏡には、動作条件下でデバイスを観察できるインサイチュ電気テストを実行できる機能が備わっています。これは、エレクトロマイグレーションや熱劣化などの動的な故障メカニズムを特定するのに役立ちます。