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Microfluorescencia de rayos X para grosor y composición de película delgada

ATLAS Herramienta de metrología SEMI microEDXRF

Sistemas IXRF ATLAS SEMI es el último espectrómetro de imágenes de fluorescencia de rayos X (micro XRF) de dispersión de energía de micropuntos para metrología de semiconductores. Diseñado para generar imágenes y analizar (de borde a borde) obleas de hasta 300 mm de diámetro, ATLAS lidera la industria en prácticamente todas las principales categorías de especificaciones, desde la cámara más grande y el área activa del detector más alta, hasta el recorrido de mapeo más largo y el micropunto de rayos X más pequeño.

Las especificaciones de hardware son sólo la mitad de las ATLAS Ventaja™. ATLAS' Iridium Ultra La plataforma de software, desarrollada con el mapeo elemental SEM-EDS y la funcionalidad analítica, es insuperable en su capacidad para proporcionar mapeo elemental y de fase, escaneos de línea, dimensiones críticas (CD), así como análisis elementales cualitativos y cuantitativos de pilas de películas delgadas multicapa. El paquete de software funcional, flexible y rico en funciones garantiza una productividad sin precedentes. ATLAS SEMI es la herramienta de metrología micro XRF que lidera con la innovación.

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Hecho en Estados Unidos Microfluorescencia de rayos X (µXRF, µEDXRF, micro-XRF, microEDXRF) la espectroscopia es una técnica de análisis elemental que se basa en los mismos principios que Fluorescencia de rayos X (XRF) espectrometría. La diferencia es que la espectrometría de microfluorescencia de rayos X (microEDXRF) tiene una resolución espacial con un diámetro muchos órdenes de magnitud menor que los espectrómetros XRF, WDXRF o EDXRF convencionales. Prácticamente, los espectrómetros microEDXRF con etapas XYZ de escaneo de alta precisión, como el ATLAS series: funcionan como un tipo de microscopio de imágenes hiperespectrales XRF, donde cada píxel (en un mapa o imagen) contiene información de 4 a 40 keV en el espectro electromagnético.

Enfoque policapilar moderno óptica de rayos X son capaces de crear pequeños puntos focales de unos pocos micrómetros en diámetro. Mediante el uso de tales ópticas de rayos X, los sistemas IXRF ATLAS La serie de espectrómetros de imágenes proporciona un punto focal diminuto (de hasta 5 μm, según la configuración deseada) que es mucho más intenso y permite un análisis de elementos traza mejorado y la creación de imágenes hiperespectrales de una muestra. La espectrometría de microfluorescencia de rayos X (μEDXRF) se emplea comúnmente en muchas aplicaciones, tales como: botánica, cemento, ciencia forense, evaluaciones de características pequeñas, mapeo elemental, mineralogía, metales y aleaciones, electrónica, análisis de recubrimientos multicapa, detección de microcontaminación, espesor de película y recubrimiento, biología y medio ambiente.*

cámara más grande

ATLAS El espectrómetro de imágenes SEMI micro-XRF cuenta con la cámara de muestras más voluminosa de la industria, lo que permite la automatización de más muestras, capacidades de mapeo de áreas más grandes y una mayor variabilidad de tipos de muestras que se pueden analizar. Tamaño de la cámara de muestra: 940 x 660 x 355 mm (37 x 26 x 14 pulgadas).

La ventaja de las 5 micras

ATLAS El espectrómetro de mapeo micro-XRF SEMI es la herramienta preferida de FAB-LAB para la caracterización de muestras utilizando espectrometría de fluorescencia de rayos X dispersiva de energía puntual de micro-rayos X (microEDXRF) para obtener información de metrología sobre la composición (fase) y la distribución elemental de partículas finas multicapa. pilas de películas. Con el punto de rayos X más pequeño de la industria de 5 micrones, ATLAS SEMI está optimizado para la velocidad de análisis sin comprometer la precisión. El instrumento puede medir una amplia gama de tipos de muestras, ya sean pequeñas o grandes, uniformes o de forma irregular. Equipado con una etapa grande de alta velocidad, admite el análisis 2D de prácticamente cualquier tipo de muestra: obleas pequeñas a 12 pulgadas, marcos de plomo, placas de circuito, almohadillas de unión por impacto, medios magnéticos, objetivos de pulverización catódica, etc. Su cámara de vacío extra grande ofrece Sensibilidad superior a los elementos ligeros (Z bajo).

Cuando se trata de imágenes microscópicas de rayos X (mapeo), más pequeño siempre es mejor. Arriba hay una cuadrícula TEM. La imagen de la izquierda fue capturada usando el ATLAS Punto de rayos X de 5 micras de SEMI. La imagen inferior de la derecha se tomó con un punto de rayos X de 10 micras.

ATLAS X con punto redondo de 5 µm

Convencional con punto ovalado de 25 µm

Geometría superior

Perpendicular ATLAS La geometría SEMI permite la excitación circular de rayos X de hasta 5 micras para obtener la máxima resolución espacial.
El punto más pequeño significa que es más fácil encontrar un aspecto plano de una característica para medir.
La geometría de ángulo inferior de la competencia solo permite que el punto más pequeño sea de 25 micras debido a la elipse.

Velocidad inigualable

Mezcle y combine hasta 4 detectores de deriva de silicio (SDD)
- Para la mayor eficiencia de recolección de ángulo sólido posible
Hasta 600 mm² área activa
- Resoluciones disponibles: resolución ≤130-145 eV
Tasa de conteo más alta con el punto más pequeño para imágenes rápidas de alta resolución

Descripción general de la automatización

Descripción general del modo de cámara de video:

Análisis de puntos espectrales automatizado
Mapeo automatizado de rayos X
Escaneos de línea automatizados
Vista de cámara grande para muestras grandes

Automatización puntual

Modo microscopio de vídeo:

Aumento de 10 -200X con zoom automático
Análisis automático de puntos espectrales
Mapeo automatizado de rayos X
Escaneos de línea automatizados

Software intuitivo

Los usuarios principiantes encontrarán que el software es fácil de navegar de manera integral. A medida que avanzan, se puede acceder fácilmente a herramientas más potentes sin costo adicional. Están todos incluidos y no añadidos como opciones:

Generación de informes personalizados
Análisis de fase
Análisis de partículas
Morfología
Y métodos de prueba de ASTM

Tipos de muestras y condiciones

Atmósfera de aire, vacío o helio
Listo para aspirar en menos de un minuto
Mida: obleas estampadas (películas delgadas multicapa), placas de circuito, marcos de plomo, almohadillas de unión, medios magnéticos, objetivos de pulverización… y también podemos medir líquidos, partículas y polvos.

Excitación de micro rayos X

50 kV / 50 W / 1 mA Objetivo Rh (otros disponibles) Tubo de rayos X
Óptica de enfoque policapilar
Rueda de filtros con hasta 7 filtros (más posición abierta) antes de la óptica de enfoque
Tamaños de punto de rayos X primarios disponibles: 5, 10, 20 o 40 μm
El segundo tubo de rayos X opcional, con una selección de ánodos, está disponible con tamaños de punto de 200, 500 o 1000 μm

detección de rayos X

Mezcle y combine hasta 4 detectores de deriva de silicio (SDD)
- Para una mayor precisión y/o tiempos de adquisición reducidos
50 mm² hasta 150 mm² área activa
- La resolución más alta a la tasa de conteo más alta
Resoluciones disponibles: resolución ≤130-145 eV
Refrigeración Peltier

Etapa de precisión más grande

XY motorizado, Z opcional
- Recorrido de mapeo: 400(X) x 300(Y) mm
Velocidades de hasta 300 mm/s
- Adquisiciones de mapas a ≤ 1 ms/píxel
Precisión < 1 µm
Adaptadores personalizados disponibles

Cámara y geometría

Tamaño de la cámara: 950 x 650 x 365 mm (37 x 26 x 14 pulgadas)
Geometría perpendicular de arriba hacia abajo del tubo a la muestra
Área de mapeo: 400 x 300 mm bajo control automático
Vista de muestra: 3 cámaras de posicionamiento y análisis de muestra
- Las muestras se pueden colocar manualmente con la puerta abierta

Iridium Ultra^™ es Windows^® 10

Software espectroscópico de fluorescencia de rayos X de dispersión de energía (micro-XRF)
- Parámetros Fundamentales (FP) para sólidos, líquidos, polvos y partículas
- FP de película delgada para hasta 8 capas, incluida una base o sustrato infinito
- Tratamiento automático para picos de suma/escape y deconvolución completa
- Hasta 8 condiciones de adquisición por análisis
Mapeo e imágenes EDXRF hiperespectrales, hasta 4096 x 4096 píxeles
- Cada píxel es un espectro EDXRF completo
- Análisis de componentes principales (PCA) para el mapeo de fases
Base de datos de clasificación de materiales

Adquisición y cuantificación

Adquisición con un solo clic e identificación automática de picos
Identificación, etiquetado, procesamiento y cuantificación personalizables
Gráfico periódico de desplazamiento
Superposición de arrastrar y soltar
Corrección de superposición automática, eliminación de picos de suma/escape, corrección de fondo y desconvolución lineal/no lineal
Parámetros Fundamentales (FP) y Coincidencia Cuantitativa
Base de datos de clasificación de materiales

Imágenes y análisis

Análisis automatizado multipunto directamente desde la imagen
Procesamiento morfológico para mediciones rápidas del tamaño de las características
Cosido y montaje de imágenes
Segmentación y segregación de características
Paquete de análisis de partículas
- Incluyendo eliminación de bordes, clasificación y exclusión
- Clasificación por composición

Mapeo y escaneos lineales

Adquisición simultánea de 35 elementos
Datos espectrales almacenados para cada píxel
Visualización de espectro en vivo durante la adquisición
Adquisición de mapas únicos o múltiples a partir de imágenes
- Vista general o cámara puntual
Cosido y montaje de mapas
Extraer espectros del mapa: punto, área, mano alzada
Crear escaneo de líneas desde el mapa
Al pasar el mouse, ver intensidades y concentraciones
Análisis de fase
Visualización de mapa multicomposicional
- De rangos de elementos y compuestos
Superposición de escaneos lineales en la imagen

Especialidad y automatización

Análisis de recubrimientos y películas delgadas multicapa de hasta 8 capas
Mapeo continuo serpentino (mapeo direccional dual)
Análisis de vidrio ASTM E2926-13
Rastree, almacene y recupere todas las ubicaciones e imágenes del escenario

Flujo de imágenes / mapeo

Cree múltiples mapas de rayos X en cualquier región de la muestra
Defina los parámetros del mapa directamente desde la imagen de video
Combine píxeles para crear regiones de análisis
- Las regiones se suman para crear un espectro compuesto
Identifique automáticamente los picos elementales
Aplicar el método de cuantificación analítica
Los resultados analíticos se muestran como un gráfico

Iridium Ultra menús de navegación superior

Navegación del menú superior

Los usuarios principiantes encuentran el software fácil de navegar
Los usuarios avanzados encuentran que las herramientas poderosas son fácilmente accesibles
Todas las características del software se incluyen de serie
Las actualizaciones son gratuitas de por vida, por lo que siempre está actualizado
Generación de informes personalizados para completar
El conjunto de herramientas exhaustivo proviene de la microscopía electrónica de barrido

Funciones de visualización espectral

Operación de un clic para adquisición, identificación automática de picos y cuantificación
Colección de espectros de rayos X en 25 individuos windows
El cursor de apuntar y hacer clic muestra la energía, los recuentos y los posibles elementos presentes
Identificación automática personalizable de elementos y etiquetado de picos
Marcadores de desplazamiento del gráfico de elementos en espectros
Completas herramientas de anotación para espectros; personalizar texto, líneas y más

Alineación láser / operación

Diseño integral de software
Enfoque de alineación láser
- Como se muestra en la imagen del video
Visualización de video de gran aumento
Palanca de mando fácil de operar
Etapa submicrónica XYZ
Láser de alineación visible en una muestra de hormigón

Análisis de fase automático

Análisis de fase por análisis de componentes principales (PCA)
PCA se utiliza en el análisis exploratorio de datos, un enfoque para analizar conjuntos de datos para resumir sus características principales
PCA se puede hacer en mapas basados en intensidad o concentración
Se definen las fases y se define el porcentaje (%) del campo de visión de cada fase
En un mapa PCA, las fases están marcadas por un color definido

composición de imágenes

Las composiciones definidas por el usuario definen la imagen
Los mapas se pueden definir por intensidades o concentraciones.
Los mapas pueden ser elementos, compuestos, componentes, materiales, etc.
La serie superior de ejemplo comienza con una escala de grises compuesta de una muestra
- Clave: el rojo es áreas altas de Si y el púrpura es alto de Ge
La imagen insertada muestra un mapa de análisis de composición más complicado

Haga clic en la imagen para ampliar

Análisis de perfil de línea (linescan)

Concentración elemental relativa o intensidad a lo largo de una línea
Múltiples gráficos muestran la forma "en mosaico" de los datos
- El cambio relativo de cada elemento se ve por separado
Los escaneos lineales también se pueden mostrar "apilados" para comparar
- El ejemplo insertado muestra una superposición de un escaneo lineal largo de 300 mm
La imagen más grande es un escaneo de 5 micras a niveles de ppm

Morfología

La morfología de la superficie es una evaluación de la forma de una superficie.
Las partículas, las características, las inclusiones se identifican elementalmente.
- Y contado/medido automáticamente por tipo de característica
Se pueden recopilar fácilmente datos adicionales sobre cada característica
Como se muestra, hay disponible un amplio conjunto de funciones de imagen

ATLAS SEMIcaracterísticas

La cámara de muestras más grande de la industria
Tamaño de punto de hasta 5 micras con óptica anti-halo
Detectores SDD con área activa de hasta 150 mm²
Mapeo de borde a borde de obleas de 300 mm
Microfuente de rayos X óptica policapilar de 50 kV / 50 W
Automatización y mapeo multipunto/multiárea
Aire, vacío, helio para sólidos, líquidos y polvos
Iridium Ultra software que se ejecuta en WindowsSistema operativo ™ 10
Gabinete de acero inoxidable listo para sala limpia disponible

ESPECIFICACIONES DE PRODUCTO

Rango elemental:

De sodio (Na) a uranio (U)

Tipos de muestra:

Sólidos, líquidos, partículas, polvos y películas delgadas

Tamaño de la cámara de muestra:

940 660 x x 355 mm (37 26 x x 14 pulgadas)

Atmósfera de análisis:

Aire, vacío o He_(G) purga

Fuente primaria de rayos X:

Potencia máxima de 50 W, 50 kV a 1 mA

Fuente de rayos X secundaria opcional:

Potencia máxima de 4-12 W, 40-60 kV a 0.4-1 mA

Óptica de la fuente de rayos X:

Colimación policapilar o de apertura

Ánodo fuente de rayos X:

Rodio (otros disponibles opcionalmente)

Tamaño del punto de la fuente de rayos X (primario):

Estándar de 5 μm (opcional: 10, 20 o 40 μm)

Filtros de fuente de rayos X:

Hasta 7 más una posición abierta

Geometría de la fuente primaria de rayos X:

Haz de arriba hacia abajo (perpendicular a la etapa de muestra)

Detector(es):

2 estándar, opcionalmente hasta un máximo de 4

Tipos de detectores:

Detector de deriva de silicio (SDD) estándar (el diodo PIN está disponible opcionalmente)

Área activa del detector:

50 150 a mm², hasta 600 mm² con 4 detectores

Tipo de etapa de muestra:

X,Y y Z motorizados (opcional)

Ejemplo de viaje por etapas:

600 (W) x 300 (D) x 210 (H) mm

Mapeo de viajes:

300(X) x 400(Y) mm

Velocidad de escaneo de mapeo:

1-3 ms/píxel

Velocidad etapa XY:

Hasta 300 mm / s

Vista de muestra:

3 cámaras para posicionamiento y análisis de muestras

Sistema operativo:

PC SFF con Microsoft® WindowsSistema operativo ™ 10

Software de análisis y control:

Iridium Ultra: proporciona un control completo de parámetros, filtros, cámaras, microscopios ópticos, iluminación y posicionamiento de muestras y medios de medición

Calidad y seguridad:

Marcado CE, RoHS, radiación < 0.5 μSv/h

Dimensiones:

1690 (largo) x 787 (ancho) x 1630 (alto) mm (67 x 31 x 64 pulgadas)

Voltaje:

100-240 V, 1 fase, 50/60 Hz

Metrología de bonos por golpes

UBM/RDL: monitoreo rápido de espesor y composición de forma no destructiva en segundos (es decir, sin necesidad de sección transversal)
Análisis de múltiples pilas en una sola toma
CuNiPd / CuNiAu / CuNiZn
Alto rendimiento no destructivo, hasta segundos por análisis de unión por impacto
Detección directa de múltiples elementos por espectroscopia XRF
Robusto software FP para determinación de espesor/composición

Inspección de placa de circuito

Mapeo rápido de rayos X para inspecciones electrónicas
Un espectro completo de rayos X para cada píxel del mapa
Mida recubrimientos delgados de oro y paladio en PCB
Mida el espesor del recubrimiento de Cu, Ni, etc.
Medir la composición de la soldadura
Conformidad con RoHS/RAEE

Proyección de imagen del marco del plomo

Mediciones en estructuras y componentes planos muy pequeños, como caminos conductores, contactos o marcos de conductores
Mediciones de sistemas de revestimiento múltiple típicos en marcos de plomo, por ejemplo, AuAg/Pd/Ni/CuFe o Au/Pd/Ni/CuFe en el rango de nanómetros
Determinación del contenido de fósforo en recubrimientos de NiP
Mediciones de recubrimientos funcionales en las industrias electrónica y de semiconductores
Determinación de sistemas multicapa complejos

Metrología de obleas

Mediciones de impacto/pilar de Sn/Ag
Elementos ligeros
Composición de pila de película metálica como CIGS
Control CMP Cu en BEOL
Estructuras de varias pilas
Blancos de pulverización
Recubrimiento de barrera térmica
Control de espesor y composición

Blancos de pulverización

Con el mapeo, la espectroscopia de fluorescencia de rayos X dispersiva de energía de micropuntos (microEDXRF), es posible escanear rápidamente los objetivos de pulverización catódica en busca de inclusiones u otros artefactos no deseados.
El mapeo microEDXRF de objetivos de pulverización catódica para inclusiones y materiales de segunda fase se puede utilizar para crear archivos de "áreas de exclusión".
El conocimiento de las ubicaciones exactas de las inclusiones mejora en gran medida el rendimiento de las obleas.

RoHS/RAEE

Con el mapeo por etapas, se pueden mapear rápidamente muestras grandes para la identificación de materiales prohibidos
No es necesario saber qué elementos están presentes antes de recopilar un mapa
Se pueden agregar elementos a medida que el espectro crece y los picos se hacen evidentes
ATLAS X ofrece la cámara de muestra más grande de la industria

Células solares CIGS

El análisis de células fotovoltaicas de película delgada se realiza comúnmente con Micro-XRF
Con ATLAS, es posible medir estructuras al vacío para obtener resultados superiores
Para el control en línea durante el proceso de producción, así como para las pruebas finales
La cuantificación de los espesores de capa concuerda muy bien con los resultados de WDXRF

Documentos de referencia

- - “Índice de empresas: una guía para las empresas”. Microscopía hoy 21, núm. T1 (marzo de 2013): 50–55. https://doi.org/10.1017/S1551929513000357.
  - Do, Christina, Farida Abubakari, Amelia Corzo Remigio, Gillian K. Brown, Lachlan W. Casey, Valérie Burtet-Sarramegna, Vidiro Gei, Peter D. Erskine y Antony van der Ent. "Un estudio preliminar de la (hiper)acumulación de níquel, manganeso y zinc en la flora de Papua Nueva Guinea a partir del escaneo de fluorescencia de rayos X del herbario". Quimioecología 30, núm. 1 (1 de febrero de 2020): 1–13. https://doi.org/10.1007/s00049-019-00293-1.
  - Ent, Antony van der, Peter M. Kopittke, David J. Paterson, Lachlan W. Casey y Philip Nti Nkrumah. “Distribución de Aluminio en Hojas Hidratadas de Té ( Camellia Sinensis ) usando microscopía de fluorescencia de rayos X basada en laboratorio y sincrotrón”. Metalomica 12, no. 7 (2020): 1062-69. https://doi.org/10.1039/C9MT00300B.
  - Harvey, Maggie-Anne, Erskine, Peter D., Harris, Hugh H., Brown, Gillian K., Pilon-Smits, Elizabeth AH, Casey, Lachlan W., Echevarria, Guillaume and van der Ent, Antony (2020). Distribución y forma química del selenio en Neptunia amplexicaulis del centro de Queensland, Australia. Metalomica 12 (4) 514-527. https://doi.org/10.1039/c9mt00244h.
  - Van der Ent, Antony, Casey, Lachlan W., Blamey, F. Pax C. y Kopittke, Peter M. (2020). El µ-XRF de laboratorio con resolución temporal revela la distribución del silicio en relación con la toxicidad del manganeso en la soja y el girasol. Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcaa081.
  - Huang, Xitong, Yong Li, Ke Chen, Haiyan Chen, Fei Wang, Xiaomin Han, Beihai Zhou, Huilun Chen y Rongfang Yuan. "NOM mitiga la fitotoxicidad de las AgNP al regular la fisiología del arroz, los componentes de la pared celular de la raíz y la morfología de la raíz". Contaminación ambiental 260 (mayo de 2020): 113942. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.113942.
  - Jones, Michael WM, Peter M. Kopittke, Lachlan Casey, Juliane Reinhardt, F. Pax C. Blamey y Antony van der Ent. "Evaluación de los límites de dosis de radiación para el análisis de microscopía de fluorescencia de rayos X de muestras de plantas". Annals of Botany 125, no. 4 (marzo 29, 2020): 599 – 610. https://doi.org/10.1093/aob/mcz195.
  - Le Pape, Y. "Evaluación de daños inducidos por irradiación de neutrones en el hormigón mediante caracterización de fase combinada y simulación de transformada rápida de Fourier no lineal". En Actas de la 10ª Conferencia Internacional sobre Mecánica de Fractura de Hormigón y Estructuras de Hormigón. IA-FraMCoS, 2019. https://doi.org/10.21012/FC10.232765.
  - Li, Y., Y. Le Pape, E. Tajuelo Rodríguez, CE Torrence, JD Arregui Mena, TM Rosseel, and M. Sircar. “Caracterización Microestructural y Evaluación de las Propiedades Mecánicas del Concreto Basadas en Técnicas de Análisis Elemental Combinado y Simulaciones Basadas en Transformadas Rápidas de Fourier”. Materiales de construcción y construcción 257 (octubre de 2020): 119500. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119500.
  - Pearson, Charlotte, Matthew Salzer, Lukas Wacker, Peter Brewer, Adam Sookdeo y Peter Kuniholm. "Asegurando líneas de tiempo en el Mediterráneo antiguo utilizando datos anuales de anillos de árboles multiproxy". Actas de la Academia Nacional de Ciencias 117, no. 15 (Abril 14, 2020): 8410-15. https://doi.org/10.1073/pnas.1917445117.
  - Ye, Hui, Changzhi Wu, Matthew J. Brzozowski, Tao Yang, Xiangping Zha, Shugao Zhao, Bingfei Gao y Weiqiang Li. "Calibración de los factores de fraccionamiento de isótopos Fe de equilibrio entre magnetita, granate, anfíbol y biotita". Geochimica et Cosmochimica Acta 271 (febrero 2020): 78 – 95. https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.12.014.
  - Zhang, Mingyuan, Jianxiang Wang y Li-Hua Shao. "Flexoelectricidad ultraalta de PDMS poroso interconectado 3D". ArXiv:2009.03847 [Física], Septiembre 27, 2020. http://arxiv.org/abs/2009.03847.
  - Ziejewska, Celina, Joanna Marczyk, Aneta Szewczyk-Nykiel, Marek Nykiel y Marek Hebda. “Influencia del tamaño y volumen compartido de las partículas de WC en las propiedades de los compuestos de matriz metálica sinterizada”. Tecnología de polvo avanzada 30, no. 4 (Abril 1, 2019): 835-42. https://doi.org/10.1016/j.apt.2019.01.013.

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