Растровый электронный микроскоп с фокусированным ионным пучком FEI Quanta 3D FEG

Прибор Quanta 3D FEG является гибкой в использовании двулучевой системой (растровый электронный микроскоп + фокусированный ионный пучок) с возможностями получения высокого разрешения и работы в режиме низкого вакуума и естественной среды. Катод с полевой эмиссией позволяет получать четкие электронные изображения с минимальными помехами. Прибор используется для различного рода 2D и 3D исследований и анализа материалов, а также для проведения высококачественной предварительной обработки образцов для других исследований.

Основные характеристики:

Разрешение во вторичных электронах	Режим высокого вакуума: 1.2 нм (30 кВ), 2.9 нм (1 кВ) Режим низкого вакуума: 1.5 нм (30 кВ), 2.9 нм (3 кВ) Режим естественной среды: 1.5 нм (30 кВ)
Разрешение в отраженных электронах	Режим высокого вакуума: 2.5 нм (30 кВ) Режим низкого вакуума: 2.5 нм (30 кВ)
Разрешение ионной колонны	7 нм при 30 кВ в точке схождения пучка
Электронная колонна	Электронная колонна с полевой эмиссией и высокой разрешающей способностью; объективная линза с углом схождения 60°
Ионная колонна	Ионная колонна с ионным источником из жидкого галлия (Ga), высокие значения токов; 15-ти позиционный переключатель апертуры
Увеличение	Электронная колонна: от 30x до 1280000x Ионная колонна: от 40x до 1280000x
Ускоряющее напряжение	Электронная колонна: от 200 В до 30 кВ Ионная колонна: от 2 кВ до 30 кВ
Максимальный размер образца	200×200×50 мм
Столик для образцов	Эксцентрический гониометрический механизм перемещения X = 50 мм, Y = 50 мм, Z = 25 мм T = от -15 до 75°, R = 360°
Уровень вакуума	Режим высокого вакуума: <6*10-4 Па Режим низкого вакуума: от 10 до 130 Па Режим естественной среды: от 10 до 4000 Па

Примеры исследований

Растровый электронный микроскоп FEI Quanta 3D FEG оснащен ионной колонной и двумя системами подачи газа (GIS). В качестве катода в электронной колонне используется катод Шоттки с полевой эмиссией, формирующий пучок электронов с высокой плотностью тока, и позволяющий получать РЭМ-изображения во вторичных и отраженных электронах с высоким разрешением (до 1.2 нм). За счет высокого разрешения прибор позволяет проводить точные исследования морфологии поверхности образцов. Имеются программные функции обработки изображений, измерения линейных размеров участка при различных углах наклона образца, а также режим видеосъемки процесса исследования в реальном времени. Примером исследования морфологии может служить изучение морфологии тонких пленок рутения (Ru), выращенных методом атомно-слоевого осаждения.

Морфология поверхности структуры Si/SiO₂/Ru

Режимы низкого вакуума LV-SEM (10-130 Па) и естественной среды ESEM (до 4000 Па) дают возможность исследования непроводящих материалов, имеющих поверхностный заряд, а также органических образцов с высокой влажностью (до 100% отн. вл.). Конкретными примерами использования режимов низкого вакуума служат оксиды различных металлов (Al2O3, MgO, HfO2), биологические ткани и т.д. Режим естественной среды позволяет достичь минимального влияния электронного пучка на структуру исследуемой органики.

Технология фокусированного ионного пучка (FIB), реализованная в данном приборе, позволяет проводить селективное ионное травление образца с высоким разрешением (до 10 нм). При помощи программных функций можно задать любую необходимую форму травления на плоскости, и задавать параметры наблюдения за процессом ионного травления в электронной колонне.

Примеры формирования наноразмерных полос и точек в кремнии с помощью технологии фокусированного ионного пучка

Технология FIB позволяет формировать поперечные срезы на образце для исследования его структуры и наблюдения отдельных слоев в срезе. Минимальная определяемая толщина отдельного слоя составляет ~20 нм. Данная методика применяется для исследования толщин слоев в гетероструктурах, изучения планарных комплементарных структур на пластине, исследования профиля металлических контактов и т.д.

Поперечный срез структуры Si/Ta/CoFeB/Pt

Поперечный срез комплементарной структуры МОП-транзисторов с технологической нормой 180 нм со слоями металлизации

Поперечный срез металлического контакта (лапки) к плате микросхемы

Системы подачи газа (GIS) предназначены для точного распыления вещества в камеру во время работы системы. Системы подачи газа, установленные на данном приборе, позволяют распылять вещества C10H8 и Pt30C70. При помощи GIS производится сварка объектов малых размеров, а также нанесение пассивирующих/защитных слоев на область исследования в ионной колонне, в частности, для более точного определения толщины верхней границы поперечного среза.

Прибор оснащен микроманипулятором Kleindeik nanotechnik, который предназначен для перемещения микро- и нанообъектов внутри камеры микроскопа. Ионная колонна в сочетании с микроманипулятором и системой подачи газа позволяет подготавливать образцы для просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ).