МОДЕЛЬ 1080 PicoMill® – система подготовки образцов для просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ)

Брошюры с информацией

Расширенное описание

PicoMill

МОДЕЛЬ 1080

Сочетает источник ионов с ультранизкой энергией и инертным газом и сканирующую электронную колонну с несколькими детекторами для получения оптимальных образцов для трансмиссионной электронной микроскопии (TEM).

• Достижение максимального качества образца – без аморфных и внедренных слоев
• Дополняет технологию FIB
• Фрезеровка без внесения артефактов
• Продвинутая технология детекторов
• Наблюдение in situ с использованием ионов и электронов
• Подключение к микроскопу для безопасного обращения с образцами
• Расширение функционала и возможностей
• Быстро, надежно и удобно в использовании

История инноваций в подготовке образцов
С 2006 года революционная система Fischione Instruments NanoMill® для подготовки образцов для TEM задаёт стандарты высокого качества подготовки TEM-образцов.

Уникальное сочетание возможностей системы NanoMill — ионный источник с ультранизкой энергией, возможность фрезеровки под низким углом и субмикронный диаметр ионного пучка — было критически важно для выявления специфических особенностей внутри TEM-образцов.

Система NanoMill позволила получать образцы оптимального качества для множества исследовательских и промышленных применений, включая оксиды, топливные элементы, фотогальванические элементы, материалы для аккумуляторов и многие другие.

Для микроэлектронных и полупроводниковых применений возможности системы NanoMill сыграли ключевую роль в создании безупречных TEM-образцов.

С момента внедрения системы NanoMill отрасль микроэлектроники продолжила разрабатывать изделия, которые становятся всё меньше по размеру и всё сложнее по геометрии, например, трёхмерные архитектуры затворов finFET и вертикальные затворы NAND.

Эти сложные устройства состоят из материалов с различной плотностью и различным составом, включая повторяющиеся слои оксидов, силицидов, нитридов, различных металлов, а также сочетание диэлектриков с высоким и низким коэффициентом диэлектрической проницаемости.

Структуры включают материалы с сильно различающимися атомными номерами, что приводит к различным скоростям выскабливания. Подготовка таких уникальных образцов для высокоразрешающей съёмки в TEM постоянно достигалась с помощью передовых технологий системы NanoMill.

Уменьшение размеров устройств в сочетании с увеличением сложности материалов потребовало следующего поколения систем подготовки TEM-образцов. Основываясь на нашей истории инноваций, компания Fischione Instruments разработала систему PicoMill для подготовки TEM-образцов, подняв технологии NanoMill на высший уровень.

Разработано для интеграции в рабочий процесс FIB
Технология сфокусированного ионного пучка (FIB) часто используется для создания TEM-образцов. FIB применяют для получения тонкой ламели, извлекаемой с определённого участка, которая затем монтируется на поддерживающую сетку для TEM-съёмки и анализа. FIB высокоэффективен при подготовке TEM-образцов; однако использование жидкометаллического (галлиевого) ионного источника может приводить к аморфизации, внедрению галлия или к обоим явлениям одновременно. Толщина этих повреждённых слоёв может достигать 10–30 нм.

Процесс FIB часто начинается при высоком киловольтном напряжении, которое уменьшается по мере истончения ламели. Для применения FIB на очень низкой энергии оператору может потребоваться перенастройка фокуса и повторная калибровка пучка, что замедляет общий процесс подготовки каждого образца. Кроме того, даже фрезеровка при низком напряжении с использованием FIB может привести к внедрению галлия.

Система PicoMill идеально подходит для удаления этих повреждённых слоёв. Она сочетает ключевые возможности системы NanoMill — ионный источник с ультранизкой энергией на инертном газе, возможность фрезеровки под низким углом и субмикронный диаметр ионного пучка — с дополнительной функцией сканирующей электронной колонны и несколькими детекторами. Сканирующая электронная колонна позволяет визуализировать ламель с масштабом, достаточным для наблюдения интересующих областей.

Позвольте FIB выполнять то, что он делает лучше всего; а систему PicoMill — всё остальное.
Чтобы максимально использовать возможности FIB, образцы можно перемещать в автономный режим для окончательного истончения на системе PicoMill. Система PicoMill позволяет точно и предсказуемо истончать образец, что снижает вероятность доработок и оптимизирует время обработки образца. Это повышает ваши возможности, обеспечивая изготовление образцов высочайшего качества и увеличивает общий поток подготовки образцов.

Система PicoMill позволит вам достигать идеальной подготовки образцов с первого раза каждый раз.

От FIB к системе PicoMill и TEM
Ламель, подготовленная с помощью FIB, монтируется на поддерживающую сетку и загружается в держатель образца PicoMill — держатель TEM-стиля, который может использоваться как в системе PicoMill, так и в TEM. Конструкция держателя позволяет проводить ионное фрезерование образца с положительным и отрицательным наклоном в системе PicoMill и облегчает визуализацию образца в TEM.

После предварительной откачки стандартного бокового гониометра системы PicoMill держатель с образцом вставляется в камеру, и образец позиционируется для операций ионного фрезерования и визуализации в сканирующем электронном микроскопе (SEM).

Местное фрезерование с ультранизкой энергией
Ионный источник системы PicoMill оснащён камерой ионизации на основе нити и электростатическими линзами. Он специально разработан для работы с ультранизкой энергией и субмикронным диаметром ионного пучка. Используется инертный газ (аргон) с диапазоном рабочих напряжений 50 эВ – 2 кВ.

Алгоритм обратной связи ионного источника автоматически обеспечивает стабильные и повторяемые условия ионного пучка для широкого диапазона параметров фрезерования. Перенос распылённого материала на область интереса предотвращается, так как ионный пучок можно сфокусировать на конкретной зоне. Можно сканировать регион поверхности образца или выбрать конкретную область для выборочного фрезерования. Ионы воздействуют только на нужную область образца. Пучок ионов удерживается подальше от сетки, что предотвращает повторное осаждение материала.

Точная регулировка угла фрезерования
Угол падения ионного пучка программируется в диапазоне от -15° до +90°. Ионный источник закреплён в фиксированном положении, а гониометр наклоняет держатель образца для достижения заданного угла фрезерования через интерфейс пользователя системы PicoMill. Образец позиционируется по осям X, Y и Z для точного ориентирования FIB-ламели относительно ионного и электронного пучков.

Фрезерование под малым углом падения (менее 10°) минимизирует повреждения и нагрев образца. Комбинация малого угла и сканирования пучка по растровой схеме обеспечивает равномерное истончение различных материалов, что особенно полезно при подготовке многослойных структур или композитов.

Визуализация in situ
Для дополнения сканирующей электронной колонны система PicoMill оснащена несколькими детекторами:

• Детектор обратного рассеяния электронов (BSE) для визуализации образца in situ с помощью электронов;
• Детектор вторичных электронов (SED) для визуализации in situ с использованием ионов и электронов;
• Сканирующий/трансмиссионный электронный детектор (STEM) для прозрачности для электронов.

Комбинация детекторов позволяет проводить визуализацию образца in situ до, во время и после ионного фрезерования. Сетку с FIB-ламелью или конкретное место на обычном образце можно наблюдать напрямую.

Образцы отображаются на выделенном мониторе с изображениями вторичных электронов, вызванных как ионами, так и электронами. Захват изображений выполняется просто щелчком мыши.

FIB Ламела в системе PicoMill
Система PicoMill позволяет оператору выбрать конкретную область интереса для выборочного фрезерования с помощью ионного пучка субмикронного размера. Красный растровый прямоугольник указывает выбранную зону фрезерования. Ионный пучок можно направлять вдали от сетки, что снижает вероятность повторного осаждения материала.

Компьютерное управление
Система PicoMill управляется через интуитивно понятный пользовательский интерфейс. Все параметры фрезерования вводятся через интерфейс, включая угол фрезерования, положение образца и время обработки. Управление SEM и выбор детекторов также осуществляется пользователем.

Завершение процесса
Система PicoMill позволяет завершить процесс по времени или остановить его вручную.

Плазменная очистка
Для процесса PicoMillingSM компания Fischione настоятельно рекомендует предварительно очистить образец и держатель образца плазмой перед помещением в TEM. Во время микроанализа с тонким зондом на образце может накапливаться органическое загрязнение. Время очистки от 10 секунд до 2 минут в моделях Fischione 1020 Plasma Cleaner или 1070 NanoClean удаляет загрязнения без изменения структуры или состава образца. Более длительное время очистки позволяет удалить загрязнения, возникшие при предыдущем просмотре образцов в TEM без плазменной очистки.

Связь для уменьшения манипуляций с образцом
Возможность использования одного и того же держателя как в системе PicoMill, так и в TEM позволяет быстро и безопасно транспортировать обработанный образец из системы PicoMill в TEM, что особенно важно при работе с уникальными образцами.

Дополнительные функции
Автоматическое управление газом
Газ регулируется автоматически с использованием точной технологии массового расхода. Малый расход газа в ионном источнике обеспечивает минимальное потребление газа.

Беззагрязненная, сухая вакуумная система
Полностью интегрированная вакуумная система PicoMill включает турбомолекулярный насос с механическим насосом. Эта бесмасляная система обеспечивает чистую среду для обработки образцов. Вакуумная камера находится под постоянным вакуумом, что означает, что ионное травление может начинаться практически сразу после вставки образца в гониометр.

ДЕРЖАТЕЛЬ В СТИЛЕ TEM
Держатель образца PicoMill — это модель 2030 Ultra-Narrow Gap Tomography Holder (сверху).
Он вставляется в боковой гониометр системы PicoMill (в середине).
После этого держатель образца можно напрямую переместить из системы PicoMill в TEM для визуализации и анализа (снизу).

Обслуживание клиентов, на которое можно положиться
Служба поддержки Fischione всегда готова помочь и стремится предоставлять исключительный уровень обслуживания. Fischione Service обеспечивает установку оборудования и обучение работе на месте, профилактическое обслуживание и ремонт на месте, а также поставку запасных частей и расходных материалов.

Чтобы защитить ваши инвестиции и бюджет, оформите сервисный контракт — это снизит риск неожиданных расходов на ремонт и простой прибора. Fischione Instruments предлагает варианты сервисных контрактов с различным уровнем покрытия и гарантией вашего спокойствия.

3D-СТРУКТУРЫ, РАСКРЫТЫЕ ДЛЯ АНАЛИЗА
Образцы FinFET, подготовленные с помощью системы PicoMill, демонстрируют трёхмерные структуры для исследования в просвечивающем электронном микроскопе (TEM). На изображении показана микроструктура Ivy Bridge размером 22 нм, полученная в сканирующем просвечивающем электронном микроскопе (STEM) при напряжении 300 кВ с коррекцией аберраций Cs.