Puesto De Trabajo de Hiden SIMS - Una Solución Secundaria De Poco Costo de la Espectrometría de Masa (SIMS) del Ión por Hiden Analítico

Temas Revestidos

Antecedentes
Introducción
     SIMS
     Viabilidad de SIMS
Vacío - Eficiencia y Adaptabilidad
Manipulación de la Muestra
Componentes del Análisis
Pistola de Ión del Gas IG-20
Pistola de Ión del Cesio de IG-5C
Control de Armas del Ión
Espectrómetro de la MÁXIMA
SNMS - Cruzar el Límite de la Cuantificación
Mando del Instrumento - Sacar la Conjetura
Visión de la Muestra
Inundación del Oxígeno
Conclusión

Antecedentes

Hiden Analítico fue fundado en 1981 y se sitúa actualmente en una fábrica2 de los 2,130m en Warrington, Inglaterra con un estado mayor de sobre 50. Como emplean a una compañía de propiedad privada nuestra reputación crear lazos cercanos y positivos con nuestros clientes. Muchos de estos clientes están trabajando en la vanguardia de la nueva tecnología - en los campos de la investigación del plasma, de la ciencia superficial, del tramitación del vacío y del análisis de gas. Para mantener esta reputación Hiden Analítico, a lo largo de los años, han establecido niveles excepcionales de experto técnico en estas áreas dentro de nuestra compañía.

Introducción

SIMS

La espectrometría de masa Secundaria del ión es la más sensible generalmente - de las técnicas superficiales disponibles del análisis. Puede medir concentraciones bajas hacia abajo a las partes por mil millones, proporcionar a la proyección de imagen de distribuciones químicas y determinar química material en función de la profundidad - perfilado de la profundidad. SIMS encuentra aplicaciones en una amplia gama de industrial e investiga configuraciones incluyendo los semiconductores, la tecnología de las capas, el revelado de la pila de combustible, el photovoltaics, la metalurgia y los productos farmacéuticos. El Ser una técnica basada en la espectrometría de masa él tiene la capacidad de detectar los isótopos específicos, haciéndola adecuada idealmente al trabajo del trazador nuclear e isotópico. Funcionando, un haz enfocado de los iones (los iones primarios) bombardea el espécimen sólido en vacío y la característica material ionizada del espécimen (los iones secundarios), es analizado por la espectrometría de masa.

Viabilidad de SIMS

A Pesar De las ventajas indudables de esta técnica extremadamente potente, SIMS se percibe a menudo como difícil y costoso, con frecuencia regulándolo para ser una técnica del último recurso. Esta actitud se ha presentado porque la instrumentación temprana de SIMS era altamente compleja y costosa ambos en términos de costos de capital y corrientes y estado mayor también requerido del nivel del Doctorado operatorio e interpretarlo. Sin Embargo, apenas mientras que la complejidad de microscopios electrónicos tempranos ha llevado a los instrumentos semiautomatizados conviviales, así que la esencia del análisis de SIMS se ha refinado. En este artículo tomaremos un viaje alrededor del Puesto De Trabajo de Hiden SIMS, un instrumento completo, altamente flexible de los fines generales SIMS, diseñado cuidadosamente para la comodidad de uso y el bajo costo de la propiedad.

Puesto De Trabajo de SIMS

Vacío - Eficiencia y Adaptabilidad

El proceso de SIMS confía en la capacidad de los iones primarios de obrar recíprocamente con el espécimen y de generar los iones secundarios que alcanzan el detector. Las Acciones Recíprocas con el gas residual se deben evitar, en un caso peor que pueden causar la contaminación del espectro - por ejemplo oxidación de la superficie chisporroteada.

El Puesto De Trabajo de SIMS se ejecuta en las presiones de UHV (típicamente torres 1E-9) y se basa alrededor 18 de un acceso, compartimiento bombeado esférico, turbomolecular. Las pistolas de ión y el loadlock cada uno se equipan de sus propias bombas e indicadores de vacío turbomolecular, asegurándose de que el compartimiento principal está mantenido tan limpio como sea posible. Los interruptores de seguridad del Vacío aseguran la protección de la operación segura y de la fuente de alimentación.

El sistema entero es completo bakeable y utiliza el tipo sellos de Conflat® del estándar industrial. Hay varios accesos inusitados diseñados para permiso que el sistema es configurado de nuevo fácilmente o para que los clientes agreguen sus propios dispositivos específicos a su requisito, tal como laseres, calefacción, enfriamiento o los accesorios mecánicos, Radiografía y las pistolas de electrón Etc. El puesto de trabajo de SIMS se diseña para ser flexible y mejorable, un instrumento para la mañana tanto como hoy.

Compartimiento del Análisis

Manipulación de la Muestra

El análisis de SIMS era (y sigue siendo) muy usado por la industria del semiconductor y éste ha sido siempre sensible en los escenarios de la muestra proporcionados para los instrumentos comerciales. Sin Embargo, la mayoría de los otros clientes no tienen ligeramente, perfectamente planar, cortaron fácilmente muestras. En el mundo real sería una gran ventaja para analizar componentes enteros o cupones específicas de la industria de la prueba. El escenario de la muestra y la manipulación en el Puesto De Trabajo se diseña alrededor de esta filosofía. En Primer Lugar, el sistema analítico entero (las pistolas y espectrómetro de ión) está encima del avión del análisis, significando que grande y da forma torpe muestras puede ser acomodado (Hiden puede también diseñar un compartimiento específico del cliente si procede para tomar mucho más grandes de los especímenes normales). Los casquillos estándar del espécimen se basan en una placa plana con los muelles de cable y éstos se modifican fácilmente para llevar una amplia variedad de muestras, de pequeños placas llanos las muestras metalúrgicas embutidas patrón. Los pequeños componentes Enteros, tales como el inyector de combustible abajo, se pueden asociar sin la modificación. Esto es especialmente importante donde el cortar puede causar la contaminación o ser muy que toma tiempo.

Componente de la Inyección de carburante montado para el análisis

Las Muestras se introducen al compartimiento principal vía un loadlock bombeado turbomolecular y una arma magnético acoplada tapada UHV. Esto se asegura de que el vacío principal no esté comprometido y proporciona a tránsito rápido del aire a UHV. El casquillo estándar preve 5 o 10 pequeñas muestras montadas detrás de ventanas del diámetro de 6m m. Las Muestras montan de la parte posterior para colocar la superficie delantera siempre correctamente para el análisis.

Componentes del Análisis

La traslación de la muestra al compartimiento principal bajo UHV, análisis de SIMS puede ahora proceder. El Puesto De Trabajo completo estándar se equipa de dos pistolas de ión, ambas introducidas a través de accesos de 35 milímetros. La pistola de ión del gas IG20 se utiliza para el bombardeo con oxígeno o gases inertes, y la pistola de ión del cesio de IG-5C produce un haz enfocado de los iones del cesio. En el corazón del sistema entero miente el analizador del tetrapolo SIMS/SNMS de la MÁXIMA que es responsable de la sensibilidad excelente del instrumento.

Pistola de Ión del Gas IG-20

En la cara derecha del retrato del instrumento entero la pistola de ión del gas IG20 se puede ver, montado en 45°. El IG20 es una pistola altamente versátil produciendo un haz de ión enfocado intenso. Los Iones son producidos por el bombardeo del electrón del gas admitido vía una válvula del escape de la precisión. Para la mayoría del análisis de SIMS la pistola se utiliza con oxígeno-gas, proporcionando a la sensibilidad más alta posible para los elementos electropositivos.

Para la espectrometría de masa neutral chisporroteada, donde el aumento del rendimiento del ión no se requiere, el IG20 se ejecuta con argón. El consumo del Gas es inferior y las botellas de un gas puras de alta presión estándar durarán muchos meses, suministrando el gas a la válvula del escape vía un regulador fijado en aproximadamente 0,5 barras.

La olumna óptica del ión IG20 comprende dos lentes de Einzel del threeelement, escenarios de la alineación del haz, una curva para quitar partículas y los escenarios neutrales de la dirección de haz para explorar durante el perfilado y la proyección de imagen de la profundidad.

La electrónica de la dirección de haz ajustada directamente sobre el alimentador a través de la pistola de ión, quitando la necesidad de cables multiway grandes - una fuente frecuente de la falta de fiabilidad en algunos sistemas.

Pistola de Ión del Cesio de IG-5C

Los IG-5C (lanzados en 2008) abren el análisis sensible de la detección electronegativa de los elementos así como del atado de MCs+ (donde está el elemento M del interés). Los Iones son generados por una fuente térmica de la ionización del contacto de la energía baja miniatura, manufacturada por Hiden, que utiliza las sales seguras del cesio. La fuente se puede expresar para ventilar cuando aún es caliente (algunos minutos después de que la operación cese) y es utilizador variable en unos minutos (el curso de la vida de la fuente se estima para ser 500 horas de operación).

La pistola de ión está de un diseño de dos lentes con dos conjuntos de escenarios independientes de la alineación. El escenario superior se coloca inmediatamente después de la fuente para asegurarse de que el haz emergente está optimizado cuanto antes sobre el eje óptico. El haz pasa a través de una apertura de definición que sea fácilmente servible por el usuario final, para el repuesto o modificar las características de haz. El escenario más inferior de la alineación incorpora una curva doble para quitar líneas neutrales y aproxima dos sectores electroestáticos del pequeño-ángulo. Los iones finalmente son enfocados por un lente inferior de la aberración esférica y explorados por un grupo de cuatro placas cortas. La administración térmica del IG-5C se proporciona automáticamente vía la unidad de interfaz controlada PC de la pistola de ión.

Control de Armas del Ión

2008 también vieron una puesta al día radical del sistema de control de armas del ión para hacerlo más fácil utilizar y agregar funciones. El retrato principal (en la paginación 1) muestra los controladores aéreos manuales de la pistola de ión (aún disponibles para IG20 si procede), sin embargo, la nueva generación de controlador aéreo de la pistola de ión es por microprocesador y está alcanzada vía una Interfaz PC.

Usando este controlador aéreo es posible salvar y revocar configuraciones de la pistola de ión. Esto hace la vida para el analista muy fácil como configuraciones para la profundidad de gran intensidad que perfila, proyección de imagen fina de poca intensidad del enfoque, resolución de la profundidad de la energía inferior arriba que perfila y otras tareas útiles se pueden llamar simple de un menú del tirón hacia abajo.

Interfaz de control de armas del Ión de la PC

Los modos de Diagnóstico están inmediatamente disponibles con mediciones del parámetro del haz (dimensión de una variable de la corriente y del haz) vía un colector suprimido electrón de faraday.

Una característica útil es la transferencia automática del polarizado de la meta entre los modos que se asegura de que el polarizado correcto sea aplicado al ejecutar análisis o diagnósticos.

Espectrómetro de la MÁXIMA

El espectrómetro de la MÁXIMA SIMS/SNMS se monta en la parte de atrás del compartimiento en lejos una posición del eje y se ha diseñado específicamente para dar sensible, reproductivo, análisis. Los Iones cerco de la muestra por un campo y una energía dados forma de la extracción filtrados usando un sistema paralelo de la placa, con la resolución de energía correspondida con a la del analizador del tetrapolo. El filtro del triple de 9 milímetros tiene varillas del molibdeno para la estabilidad térmica y el pulso que cuenta el detector tiene un potencial de aceleración del poste de 4 keV de aumentar eficiencia en alto Massachusetts. El espectrómetro está disponible en rangos en masa de 300u, de 510u y de 1000u para diversas aplicaciones.

Inmediatamente detrás del extractor está una fuente de ión del impacto del electrón de la eficacia alta que se puede utilizar para la espectrometría de masa neutral chisporroteada (SNMS) o el análisis de gas residual.

SNMS - Cruzar el Límite de la Cuantificación

El análisis de SIMS es altamente sensible e ideal para el análisis de dopantes, de los estudios de la difusión y de la contaminación. Los esquemas de la Cuantificación para SIMS asumen generalmente que la impureza que es medida es diluída (menos que el algún por ciento). Encima de este límite diluído la probabilidad de la ionización llega a ser relacionada sobre la concentración de impureza sí mismo, así como la química de la matriz. La espectrometría de masa neutral Chisporroteada (SNMS) vence cuidadosamente esta limitación.

MÁXIMA que funciona con análisis de SNMS

En Primer Lugar, la mayoría de los iones del espécimen (la señal de SIMS) son rechazados por potenciales convenientes de la meta y de la desviación. Después, las partículas neutrales que cambian de la muestra se ionizan en la fuente del impacto del electrón; son separadas de los iones residuales del gas, también formando, por su energía cinética que sea importante más alta. Pues la ionización ocurre lejos de la superficie de la muestra la probabilidad de la ionización es siempre lo mismo, así la señal de SNMS es fácil de cuantificar.

Mando del Instrumento - Sacar la Conjetura

El instrumento es controlado usando el suite de software de Hiden MASsoft. Esto proporciona a la optimización eficiente y reproductiva automática de la olumna y del espectrómetro secundarios - sacar del ión la conjetura. Si procede todos los parámetros pueden también ser sintonizados manualmente. MASsoft provee de un conjunto muy potente de espectrómetro, de rastering, de bloquear y de mandos de manipulación de datos, un árbol sin obstrucción simple del flujo de proceso. Un recurso se proporciona de modo que la cantidad de mando pueda ser limitada, algunas opciones para el utilizador inexperto hasta que el pleno control para ésos que desean experimentar.

Provechosamente, las tareas común emprendidas (como la sintonización de la olumna y la colección del espectro) se pueden fijar como botones programables de QuickStart del utilizador simple, permitiendo a un análisis ser iniciado por un único tecleo del ratón.

Visión de la Muestra

Se pasa por alto a menudo pero una vista sin obstrucción de la muestra antes y durante análisis hace el trabajo del analista importante más fácil. Permiten que las áreas estén exactamente y las apuntaron con confianza. Los cambios del color durante el análisis de películas finas proporcionan En algunos casos a la información adicional sobre el tipo y el estado coherente de la erosión. El puesto de trabajo se equipa de una Cámara CCD normal del color de la incidencia y de una fuente de luz fría del LED, dando una vista sin obstrucción de la superficie de la muestra.

Sistema de la Visión

Opinión de la Muestra de los cráteres del análisis.

Inundación del Oxígeno

Al hacer altos perfiles de profundidad de la resolución de la profundidad, especialmente en la energía inferior (debajo de 2 keV) con oxígeno, la superficie se sabe para poner áspera y para degradar la misma resolución que es buscada. Sin Embargo, si la superficie se hace para oxidar completo durante análisis se mantiene la resolución de la profundidad. Esto puede ser lograda montando la pistola en la incidencia normal (muy posible en el Puesto De Trabajo de SIMS) o inundando el área de la muestra con oxígeno. En el Puesto De Trabajo, un capilar fino trae oxígeno-gas a exactamente donde se requiere, trayendo alrededor de una mejoría drástica en la resolución.

Efecto de la inundación del oxígeno sobre el análisis del espejo del neutrón de 3.6nm Fe/Si

Conclusión

El Puesto De Trabajo de Hiden SIMS se ha desarrollado con la acción recíproca fuerte con ésos usados a realizar los análisis de SIMS para el trabajo y la investigación del servicio del contrato en muchos campos del análisis. La filosofía del diseño ha sido simple, producir un instrumento de análisis apropiado de SIMS que combina altas sensibilidad, adaptabilidad y comodidad de uso, pero también hacer le de poco costo ambos en términos de costos de capital y en curso.

El Puesto De Trabajo de Hiden SIMS ha logrado estos objetivos, siendo el único instrumento mediados de-valorado para incorporar las pistolas de ión del oxígeno y del cesio - una necesidad para el análisis general. Proporciona a un ambiente verdadero de UHV, a un loadlock flexible y a un sistema de tramitación de la muestra. El recurso embutido de SNMS se asegura de que la herramienta reviste el rango de concentración analítico completo, del PPM a través hasta el 100% a granel y el sistema de datos significa que los resultados valiosos están salvados y exportados fácilmente a otras aplicaciones. Es bastante fácil configurar para la cadena de producción análisis, con todo proveerá del profesional dedicado de la investigación una herramienta limitada solamente por la imaginación.

Fuente: Hiden Analítico

Para más información sobre esta fuente visite por favor Hiden Analítico

Date Added: Sep 17, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:44

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