在TEM（透射電子顯微鏡）高精度的表征和FIB（聚焦離子束）切片加工技術之前，使用等離子體進行樣品預處理是一個關鍵的步驟，主要用于清潔和表面改性，其直接目的是提升成像質量或加工效率。

核心原理：等離子清洗

在這些應用場景中，通常使用簡單的等離子清洗機（如反應離子刻蝕RIE或等離子體灰化設備），其核心原理是：

物理轟擊

惰性氣體（如氬氣Ar）等離子體中的離子在偏壓作用下轟擊樣品表面，能有效去除微小的、不穩定的污染物顆粒。

化學反應

活性氣體（如氧氣O?或氫氣H?）等離子體產生的自由基與污染物發生化學反應，生成揮發性氣體被真空泵抽走。

O?等離子體

高效去除有機污染物（如油脂、指紋、光刻膠殘留），將其氧化為CO?和H?O。

H?等離子體或 Ar/H?混合氣體

能有效去除金屬表面的薄層原生氧化膜，還原金屬表面。

TEM（透射電子顯微鏡）

前的Plasma應用

主要目的

制備高質量、超薄、無污染的樣品，這是獲得高分辨率TEM圖像和準確分析結果的前提。

TEM對樣品潔凈度的要求是最高的，因為任何微小的污染都可能在原子尺度的成像中造成干擾。

問題所在

1FIB加工殘留

通過FIB制備的TEM薄片不可避免地會殘留一些Ga離子和有機污染物（來自FIB腔體內的沉積氣體和真空系統）。這些污染物會：

? 在電子束下形成非晶層，遮擋晶體結構，使晶格圖像模糊不清。

? 鎵離子注入會損傷樣品晶格，干擾元素分析。

2有機污染

在樣品制備、轉移過程中引入的污染物。

3表面氧化層

影響界面分析、化學成分分析和電子衍射結果的準確性。

Plasma的解決方案

低能Ar等離子體清潔

使用低能量、短時間的Ar等離子體，可以：

? 物理濺射掉表面的幾個原子層，有效去除FIB引入的Ga污染和非晶損傷層。

? 去除輕度的有機污染。

O?等離子體

如果確認污染物主要為有機物，且樣品本身不會被氧化，可以使用O?等離子體進行更高效的清洗。

改善結果

獲得原子級分辨率的圖像：去除表面非晶層后，可以清晰地觀察到材料的晶格結構。

提高分析準確性：減少Ga污染，使EDS和EELS成分分析結果更可靠。

FIB（聚焦離子束）

前的Plasma應用

主要目的

提高加工精度、改善沉積質量和保護離子源。

問題所在

1表面污染物導致不規則加工

樣品表面的有機物或氧化物會導致離子束與之相互作用時產生不可預測的濺射速率和沉積效果，影響加工的尺寸精度和形狀保真度。

2污染物導致沉積膜質量差

在FIB前處理時，如果基底表面不潔凈，沉積的薄膜與基底結合力差、純度低、電阻率高。

3污染物進入FIB真空系統

樣品表面的揮發性污染物在真空環境中會釋放，可能污染FIB腔體、探測器，甚至損傷精密的離子源。

Plasma的解決方案

在將樣品放入FIB前，先用O?等離子體或Ar等離子體進行徹底清洗。

這保障了離子束濺射的是材料本身，而不是表面的污染物，從而獲得精確可控的加工形貌。

同時后續的沉積薄膜具有優良的附著力和電學性能。

保護FIB設備，延長其使用壽命和穩定性。

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季豐電子

季豐電子成立于2008年，是一家聚焦半導體領域，深耕集成電路檢測相關的軟硬件研發及技術服務的賦能型平臺科技公司。公司業務分為四大板塊，分別為基礎實驗室、軟硬件開發、測試封裝和儀器設備，可為芯片設計、晶圓制造、封裝測試、材料裝備等半導體產業鏈和新能源領域公司提供一站式的檢測分析解決方案。

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