XPS、SIMS、AESでの汚染除去

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XPS（PES）、SIMS、AESなどの高真空装置で炭素系コンタミネーションを
除去する水素または酸素のダウンストリームプラズマクリーニング

関連製品

EM-KLEEN、SEMI-KLEEN　ダウンストリームプラズマクリーナー

表面分析装置(XPS, SIMS, AES)における炭素系汚染物について

大気中には炭化水素やフルオロカーボンといった炭素系の汚染物質が多く存在します。試料を空気中に1時間さらすと、試料の最表層は炭化水素汚染の層で覆われます。また、炭化水素汚染は、試料や未洗浄ガスによって超高真空チャンバー内に移動する場合もあります。XPS、二次イオン質量分析法（SIMS）、オージェ電子分光法（AES）、アトムプローブなどの光電子分光法は、1000分の1から10億分の1の範囲で元素組成を測定するSurface-Sensitiveの定量分光法です。XPS、SIMS、AESシステムのチャンバーが炭素系の汚れで汚染されていると、表面分析の結果を正確に得ることができなくなります。

ダウンストリームプラズマクリーナーによる
XPS、SIMS、AES装置の試料表面およびチャンバー内の炭素系汚染物除去の原理

SEMI-KLEENおよびEM-KLEENダウンストリームプラズマクリーナーは、表面分析装置において、真空チャンバー内の炭化水素汚染を除去するために使用されています。リモートプラズマクリーナー内でプラズマを生成するためには、酸素や水素、クリーンな乾燥空気などのプロセスガスが使用されます。コントローラから供給されるRFエネルギーは、プラズマソース内のプロセスガスをイオン化します。プラズマ中の電子解離により、O、O3、H、OHなどのラジカル種が生成されます。ラジカル種は、XPS、SIMS、AES、アトムプローブシステムのロードロックや分析チャンバー内に拡散し、炭素系の汚染物質と反応します。副生成物は通常、蒸気圧の低い分子であり、真空ポンプで簡単に排出することができます。ダウンストリームプラズマクリーナーがロードロックチャンバーに設置されていれば、分析チャンバー内で分析を行う前に、サンプル表面の炭素系または自然酸化物の汚染を除去するために使用することができます。

XPS装置に搭載されたSEMI-KLEENダウンストリームプラズマクリーナー。[デラウェア大学Newberg教授提供]

炭化水素汚染除去データ

デラウェア大学のXPSシステムには、XPSチャンバー内の炭化水素汚染を除去するために、SEMI-KLEENプラズマクリーナーが導入されています。実験の結果、40分の水素プラズマクリーニングによって室温での炭化水素信号を完全に除去できることがわかりました。

ダウンストリームプラズマクリーナーは、大気曝露により試料が汚染された後に、試料上の炭化水素汚染を除去するためにも使用できます。UCSDのXPSデータでは、ダウンストリームプラズマクリーナーを用いて、2秒間の水素プラズマクリーニングによりInGaAsサンプル上の炭素と酸素のシグナルを完全に除去できることが示されています。

参考文献

Rapid In-Situ Carbon and Oxygen Cleaning of In0.53Ga0.47As(001) and Si0.5Ge0.5(110) Surfaces via a H2 RF Downstream Plasma. ECS Trans. 2016 72(4): 291-302.

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