在TEM（透射電子顯微鏡）高精度的表征和FIB（聚焦離子束）切片加工技術(shù)之前，使用等離子體進(jìn)行樣品預(yù)處理是一個關(guān)鍵的步驟，主要用于清潔和表面改性，其直接目的是提升成像質(zhì)量或加工效率。

核心原理：等離子清洗

在這些應(yīng)用場景中，通常使用簡單的等離子清洗機(jī)（如反應(yīng)離子刻蝕RIE或等離子體灰化設(shè)備），其核心原理是：

物理轟擊

惰性氣體（如氬氣Ar）等離子體中的離子在偏壓作用下轟擊樣品表面，能有效去除微小的、不穩(wěn)定的污染物顆粒。

化學(xué)反應(yīng)

活性氣體（如氧氣O?或氫氣H?）等離子體產(chǎn)生的自由基與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成揮發(fā)性氣體被真空泵抽走。

O?等離子體

高效去除有機(jī)污染物（如油脂、指紋、光刻膠殘留），將其氧化為CO?和H?O。

H?等離子體或 Ar/H?混合氣體

能有效去除金屬表面的薄層原生氧化膜，還原金屬表面。

TEM（透射電子顯微鏡）

前的Plasma應(yīng)用

主要目的

制備高質(zhì)量、超薄、無污染的樣品，這是獲得高分辨率TEM圖像和準(zhǔn)確分析結(jié)果的前提。

TEM對樣品潔凈度的要求是最高的，因為任何微小的污染都可能在原子尺度的成像中造成干擾。

問題所在

1FIB加工殘留

通過FIB制備的TEM薄片不可避免地會殘留一些Ga離子和有機(jī)污染物（來自FIB腔體內(nèi)的沉積氣體和真空系統(tǒng)）。這些污染物會：

? 在電子束下形成非晶層，遮擋晶體結(jié)構(gòu)，使晶格圖像模糊不清。

? 鎵離子注入會損傷樣品晶格，干擾元素分析。

2有機(jī)污染

在樣品制備、轉(zhuǎn)移過程中引入的污染物。

3表面氧化層

影響界面分析、化學(xué)成分分析和電子衍射結(jié)果的準(zhǔn)確性。

Plasma的解決方案

低能Ar等離子體清潔

使用低能量、短時間的Ar等離子體，可以：

? 物理濺射掉表面的幾個原子層，有效去除FIB引入的Ga污染和非晶損傷層。

? 去除輕度的有機(jī)污染。

O?等離子體

如果確認(rèn)污染物主要為有機(jī)物，且樣品本身不會被氧化，可以使用O?等離子體進(jìn)行更高效的清洗。

改善結(jié)果

獲得原子級分辨率的圖像：去除表面非晶層后，可以清晰地觀察到材料的晶格結(jié)構(gòu)。

提高分析準(zhǔn)確性：減少Ga污染，使EDS和EELS成分分析結(jié)果更可靠。

FIB（聚焦離子束）

前的Plasma應(yīng)用

主要目的

提高加工精度、改善沉積質(zhì)量和保護(hù)離子源。

問題所在

1表面污染物導(dǎo)致不規(guī)則加工

樣品表面的有機(jī)物或氧化物會導(dǎo)致離子束與之相互作用時產(chǎn)生不可預(yù)測的濺射速率和沉積效果，影響加工的尺寸精度和形狀保真度。

2污染物導(dǎo)致沉積膜質(zhì)量差

在FIB前處理時，如果基底表面不潔凈，沉積的薄膜與基底結(jié)合力差、純度低、電阻率高。

3污染物進(jìn)入FIB真空系統(tǒng)

樣品表面的揮發(fā)性污染物在真空環(huán)境中會釋放，可能污染FIB腔體、探測器，甚至損傷精密的離子源。

Plasma的解決方案

在將樣品放入FIB前，先用O?等離子體或Ar等離子體進(jìn)行徹底清洗。

這保障了離子束濺射的是材料本身，而不是表面的污染物，從而獲得精確可控的加工形貌。

同時后續(xù)的沉積薄膜具有優(yōu)良的附著力和電學(xué)性能。

保護(hù)FIB設(shè)備，延長其使用壽命和穩(wěn)定性。

季豐電子使用的PIE Tergeo-EM_plasma cleaner 擁有多條獨(dú)立氣路，通過調(diào)節(jié)不同的氣體配比和功率參數(shù)，針對不同樣品的預(yù)處理給出最優(yōu)方案，歡迎大家咨詢、委案：sales@giga-force.com。

季豐電子

季豐電子成立于2008年，是一家聚焦半導(dǎo)體領(lǐng)域，深耕集成電路檢測相關(guān)的軟硬件研發(fā)及技術(shù)服務(wù)的賦能型平臺科技公司。公司業(yè)務(wù)分為四大板塊，分別為基礎(chǔ)實驗室、軟硬件開發(fā)、測試封裝和儀器設(shè)備，可為芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試、材料裝備等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈和新能源領(lǐng)域公司提供一站式的檢測分析解決方案。

季豐電子通過國家級專精特新“小巨人”、國家高新技術(shù)企業(yè)、上海市“科技小巨人”、上海市企業(yè)技術(shù)中心、研發(fā)機(jī)構(gòu)、公共服務(wù)平臺等企業(yè)資質(zhì)認(rèn)定，通過了ISO9001、 ISO/IEC17025、CMA、CNAS、IATF16949、ISO/IEC27001、ISO14001、ISO45001、ANSI/ESD S20.20等認(rèn)證。公司員工超1000人，總部位于上海，在浙江、北京、深圳、成都等地設(shè)有子公司。