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离子溅射仪(喷金仪)的应用

在扫描电镜领域,针对导电性能差的样品进行电镜观察需要喷镀一层导电层(例如:铂、金或碳)。而目前主流喷金仪都是采用二极溅射模式进行喷金或喷铂。由于靶阴极表面电场分布不均匀,所以导致靶表面溅射不均匀,样品喷镀上的导电层金属颗粒比较大(直径普遍几十nm)。当利用SEM扫描电镜放大至5万倍以上进行样品观测的时候,除了样品表面形貌外,还会直接观察到喷镀上去的导电金属颗粒,影响扫描电镜成像效果。

相较于二极溅射手段沉积导电金属层,磁控溅射工艺能够保证溅射沉积金属效率更高,靶面溅射更加均匀,样品基本不产生温升现象。从而保证沉积在样品表面的导电金属层更加细腻,实现扫描电镜在更大倍率下进行观测和成像。特别适用于目前在扫描电镜市场上逐步成为主流的高倍率场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和需要微区操作的聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)。

导电性能差的样品在扫描电镜中长时间进行低加速电压、大倍率成像,或进行EDS能谱成分分析和FIB聚焦离子束操作过程中,可能会在测试区域形成“黑色方框”,这通常是由聚合物碳沉积引起。其成因在于,当高能电子撞击样品表面时,它们产生大量低能二次电子(SE)。SE由于其较低的速度而与样品表面残留的有机污染物分子具有高得多的相互作用面。它们分解有机污染,并在成像区域周围造成“碳沉积”(碳氢化合物或烃)。当表面被薄层烃覆盖时,二次电子产率将降低,于是该区域就会形成影响成像的“黑框”。甚至随碳积影响,表面会累积电荷导致无法清晰成像。更有甚者,碳氢化合物污染严重的时候,可能会导致电子光学成像部件及探测器等污染,使电子束及成像漂移。

针对导电差的样品易于在场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)中形成“积碳”的问题,可以通过RF射频离子源在扫描电镜成像前对样品进行真空等离子清洗的工艺来减轻甚至消除积碳影响。其工作原理为:RF射频离子源通入氧气后产生的等离子体被电磁场束缚于离子源内部;只有部分呈电中性的O活性自由基从离子源进入真空腔室内,与样品表面残留的有机污染物发生化学反应,生成CO2,CO,H2O并被真空泵组抽出;最终实现样品扫描电镜成像无积碳之目的,同时提高成像分辨率及衬度。

为了实现导电差的样品在扫描电镜(尤其是场发射扫描电镜和聚焦离子束扫描电镜)中有更好的成像效果。上海禾早(MicroHezao)提供一种结构紧凑、高使用效率的磁控与离子源复合的多功能离子溅射仪。

用以解决由于目前存在的相关系统结构复杂,通用性不强所导致的样品前处理成本高昂的问题。

 1号样品日立电镜1w倍.bmp 1-1w.bmp

MicroHezao多功能离子溅射仪包含磁控溅射模块和离子清洗模块。两个功能模块既可以在同一个腔室内同时或分时运行,也可以分别独立在两个腔室内同时或分时运行。保证需要多种手段进行前处理的样品能够在同一套系统实现多种功能前处理之目的。