Деконтаминатор
Рисунок 1. Деконтаминатор
Деконтаминатор (рисунок 1) – система неразрушающей плазменной очистки камеры и образцов под воздействием потока высокочастотной плазмы атомарного кислорода (окисление остаточных углеводородных молекул и удаление образовавшихся короткоцепочечных летучих молекул с помощью системы откачки микроскопа). Чистка производится непосредственно внутри камеры микроскопа. Управление деконтаминатором встроено в программное управление микроскопом.
Деконтаминатор позволяет удалить углеродный нагар с поверхности исследуемого образца и является весьма удобной опцией при работе с малыми энергиями приземления первичного пучка электронов, так как именно в этом режиме работы нагар особенно сильно мешает. Это происходит не потому, что при малых энергиях нагар формируется быстрее (скорее наоборот), а потому, что при малых энергиях пучка изучается самый поверхностный слой образца.
При использовании деконтаминатора следует принять во внимание, что образцы могут слегка окисляться во время дезактивации, следовательно, использование данной процедуры должно быть тщательно обдумано или протестировано пользователем, поскольку образцы могут быть повреждены.
На время проведения процедуры дезактивации выдвижные детекторы, например, CL, BSE, STEM, EDS, EBSD, должны находиться в безопасном положении. Детекторы, оснащенные коллиматором или затвором (например, EDS), нельзя оставлять без коллиматора или закрывать их во время дезактивации.
Рисунок 2. Изображение поверхности до плазменной очистки слева, после плазменной очистки – справа.
Примечание: загрязнение камеры происходит быстрее, при касании ее внутренних поверхностей руками без перчаток, работе с грязными образцами, использовании воздуха вместо азота для вентиляции камеры.
Измеритель поглощённого тока
Измеритель поглощенного тока (пикоамперметр), интегрированный в микроскопы TESCAN, измеряет ток, поглощенный образцом, либо измеряет ток первичного пучка электронов в случае позиционирования пучка в цилиндр Фарадея, который встроен в столик образцов.
Измеритель поглощенного тока также используется в качестве датчика касания для предотвращения повреждения оборудования внутри вакуумной камеры микроскопа. Если в процессе работы произошло случайное столкновение частей вакуумной камеры со столиком образцов, электрическая цепь замкнется, система автоматически немедленно прекратит все моторизованные движения, начнет звучать предупреждающий звуковой сигнал, а на экране программного обеспечения микроскопа появится предупреждающее сообщение.
Инфракрасная камера обзора
Рисунок 3. Внутреннее пространство вакуумной камеры СЭМ. Наблюдение ведется с помощью инфракрасной камеры обзора
Инфракрасная камера обзора предназначена для наблюдения за внутренним пространством вакуумной камеры микроскопа с возможностью цифрового увеличения для легкой навигации и контроля перемещений столика образцов (рисунок 3). ИК-камера помогает осуществлять визуальный контроль расстояния между поверхностью образца и частями камеры, а также детекторами (в частности, детекторами под полюсным наконечником колонны). ИК-камера автоматически гасится при активации детектора, чувствительного к ИК-подсветке (EDS, EBSD, CL, STEM).
Микроскоп может быть оснащен второй ИК-камерой для наблюдения за внутренним пространством вакуумной камеры под другим ракурсом, отличным от ракурса основной ИК-камеры. Наличие второй ИК-камеры особенно актуально для проведения EBSD-исследований.
Шлюз
Рисунок 4. Шлюз с ручной загрузкой образцов
Рисунок 5. Шлюз с автоматической загрузкой образцов
Шлюз позволяет быстро и легко проводить замену образцов без напуска вакуумной камеры. Шлюз используется для сложных задач, где продолжительность замены образца должна быть минимальной или, когда минимальная потеря вакуума во время замены образца имеет первостепенное значение. Кроме того, использование шлюза способствует снижению загрязнения камеры. Шлюз может быть исполнен в двух вариантах: с ручной (рисунок 4) и автоматической (рисунок 5) загрузкой образцов.
Система инжектирования газов (GIS)
Система инжектирования газов является дополнительным аксессуаром для двухлучевых FIB-SEM микроскопов и используется для осаждения и травления материалов в следующих процессах:
- изготовление ламелей для просвечивающей электронной микроскопии;
- изготовление поперечных сечений;
- послойное препарирование микросхем;
- электронно-лучевая нанолитография.
Рисунок 6. Система инжектирования газов OptiGIS
Рисунок 7. Система инжектирования газов 5-GIS
TESCAN предлагает две конфигурации GIS: OptiGISTM (рисунок 6) и 5-GIS (рисунок 7). Обе версии GIS состоят из четырех основных частей – резервуар с прекурсором, кантилевер, капилляр и сопло. OptiGIS™ имеет только одну форсунку для одного прекурсора, которая вводится в рабочее положение с помощью пневматического привода. 5-GIS имеет пять форсунок для пяти независимых прекурсоров, каждый из которых имеет свое сопло. Каждое сопло 5-GIS имеет электропривод, который обеспечивает высокую точность навигации каждого сопла. Кантилевер OptiGISTM и 5-GIS перемещается по осям XYZ с микронным шагом с помощью шаговых двигателей.
Возможный выбор прекурсоров для системы инжектирования газов:
- осаждение платины (Pt);
- осаждение вольфрама (W);
- осаждение углерода (С);
- осаждение диэлектрика (SiOx);
- ускоренное травление (H2O);
- ускоренное травление (XeF2);
- запатентованные прекурсоры для процесса IC planar delayering (стравливание микросхем слой за слоем в планарной геометрии, а не традиционными поперечными кросс-секциями);
- другие прекурсоры по запросу.
Наноманипулятор
Рисунок 8. Наноманипулятор
Наноманипулятор TESCAN SmarAct (рисунок 8) – это специализированный наноробот, разработанный для манипуляций с образцом в чрезвычайно малых масштабах. Наноманипулятор состоит из наконечника и сменной иглы и управляется с помощью специального модуля в программном обеспечении микроскопа. В одну вакуумную камеру микроскопа можно установить два манипулятора SmarAct одновременно.
Качающийся столик (Rocking Stage)
Рисунок 9. Качающийся столик
Рисунок 9. Покачивание столика на заданный угол в процессе FIB-полировки
Качающийся столик (рисунок 9) позволяет наклонять образец вдоль оси Y, что полезно при полировке поперечного сечения, изготовленного с помощью ионного пучка (особенно актуально при использовании плазменной пушки в качестве источников иона Xe+), для удаления эффекта «занавески». В процессе окончательной полировки столик автоматически качается между двумя предварительно определенными положениями, используя заданный угол как в положительном, так и в отрицательном направлении, что позволяет уменьшить эффект «занавески» (рисунок 10).
Прерыватель электронного пучка (Beam Blanker)
Beam Blanker прерывает электронный луч, когда тот не проводит сканирование, с целью уменьшения воздействия пучка электронов на образец. Прерыватель пучка электронов позволяет:
- уменьшит эффекты зарядки;
- уменьшить время воздействия пучка электронов на образец;
- уменьшить возможные загрязнения образца в процессе сканирования;
- уменьшить возможные разрушения образца в процессе сканирования.
Существует два варианта исполнения прерывателя электронного пучка: электромагнитное (стандартное исполнение) и электростатическое (опциональное). В электромагнитном исполнении прерыватель пучка использует для отвода электронного пучка систему электромагнитных катушек, расположенных под пушкой. В электростатическом исполнении генерируется электростатическое поле, которое отклоняет пучок электронов в специальную глухую апертуру.
Рисунок 11. Использование опции Beam Blanker для уменьшения эффекта зарядки
Рисунок 12. Движение пучка fly-back
Обычно прерыватель пучка электронов используется для электронно-лучевой литографии. Однако на рисунке 11 показан пример, который иллюстрирует применение этой опции для подавления артефактов зарядки. Beam Blanker прерывает пучок электронов в те моменты, когда при сканировании тот совершает движение fly-back (рисунок 12). Это позволяет уменьшить длительность экспонирования образца, что в свою очередь уменьшает эффект зарядки.