【摘要】 在高真空环境下,一次离子由锑或氧离子源产生(Cs⁺或O2⁺)加速、净化和聚焦后,用一定的能量轰击样品表面微区域,使样品表面溅射各种颗粒(中性原子或分子、带正负电的原子、分子和离子)。
动态二次离子质谱(DSIMS)它是一种极其敏感的表面分析技术,通过高能一次离子激起样品表面,溅射微量二次离子,分析二次离子的类型、含量和深度分布,反映了微纳尺度中材料表面、界面和薄膜的元素结构和成分信息。
DSIMS7f-Auto具有分辨率优异、检出极低、分析面积小、动态检测范围广等特点。广泛应用于半导体材料、光伏原料、LED设备、绝缘/半绝缘材料、多层薄膜、冶金材料等领域。
(Dynamicsecondaryionmassspectrometer)
01仪器原理
在高真空环境下,一次离子由锑或氧离子源产生(Cs⁺或O2⁺)加速、净化和聚焦后,用一定的能量轰击样品表面微区域,使样品表面溅射各种颗粒(中性原子或分子、带正负电的原子、分子和离子)。
通过质量分析器根据荷载比分离电离二次颗粒,使用检测器(法拉第杯、电子倍增器、RAE或CCD)收集被测元素的二次离子,分析样品表面的元素组成和浓度分布(质谱图、深度分布和离子图像)。
02仪器构造
IMS7f-Auto是由法国CAMECA公司制造的扇形磁场二次离子质谱(MagneticsectorSIMS),仪器主要部件系统由一次离子枪系统、二次离子光学系统、双聚焦质谱仪、检测器、计算机控制系统八个部件组成(Wincurve/Winimage、Real-timedisplay等。、真空系统(涡轮分子泵、空气压缩机、气阀等)、供电系统(各部件高压控制电柜、UPS不间断电源等)、循环系统(空冷循环水冷机、离子冷冻液循环系统)。
其中,设备的一次离子枪系统配备了两种一次离子源:带ISOCMS隔离阀的双等离子体氧源和锶源,以及一次离子光学系统,包括超高真空样品室、容纳6个样品的自动存储室和CCD相机样品观察系统。
此外,还配备了垂直入射电子枪,可分析绝缘样品/导电性差的样品。
03仪器特点
动态二次离子质谱是表面破坏性试验,试验后表面有微米级溅射坑。IMS7f-Auto元素检测范围广,质量分辨率高,深层分辨率高。ppm~ppb具有极低检测出限、动态检测范围广、指定细微区域可检测等优点。
04典型的应用和案例
硅片净化生产、制造加工、集成电路和设备的质量控制是保证高产量生产的前提。半导体对材料纯度要求高,原料纯度一般至少6N,电子半导体材料纯度高达11N,杂质元素浓度会影响半导体硅片的物理化学性能。DSIMS7f-Auto使用涡轮分子泵,样品室可达到E-10mbar的超高真空,元素检测仅限于ppm~ppb,可满足半导体过程中杂质浓度的检测。