Der Messaufbau bestand aus einer für 6“-Wafer geeigneten Vakuumkammer (rotierbarer Probenträger), einer 1,9 kW Cr-Anoden-Röntgenröhre (langer Feinfokus) als Quelle. Ein Multilayer-Monochromator W/C, ein einstellbares Spaltsystem modifiziert das Primärspektrum zu einem monoenergetischen Strahl. Ein Si(Li)-Detektor (Oxford Premiumgrade B35; 30 mm²) mit einem ultradünnen Fenster (Moxtec AP3.1 300 nm auf einem Si-Gitterträger) (4) ausgestattet mit einer Elektronenfalle (Æ 6 mm) zur Unterdrückung von Rauschen, das von Auger stammt -, Photo- und Compton-Elektronen sammelt die Photonen. Die Elektronenfalle besteht aus 2 Hochfeld-Permanentmagneten 6x4x1, die in einem zylindrischen Kollimator aus Fe mit einem Mittelloch von 6 mm Durchmesser montiert und an der Detektorschnauze befestigt sind. Es wurde ein XIA-Pulsprozessor verwendet. FWHM bei 5,9 keV betrug 134 eV.

Schematische Darstellung des Meßaufbaus

© Atominstitut

Schematische Darstellung des Meßaufbaus

Abbildung der Komponenten in der Meßkammer

© Atominstitut

Abbildung der Komponenten in der Meßkammer

Spektren einer Probe, die Na, Mg und Al enthält mit verschiedenen Probenmengen (10 ng, 100 ng, 1000 ng)

© Atominstitut, Photo: Christina Streli

Spektren einer Probe, die Na, Mg und Al enthält mit verschiedenen Probenmengen (10 ng, 100 ng, 1000 ng)

Nachweisgrenzen (LLD) wurden unter Verwendung der Cr-Anodenröhre bei Betriebsbedingungen von 30 kV und 30 mA für 100 s Lebenszeit bestimmt, die in allen Fällen für 1000 s extrapoliert wurden. Diese Nachweisgrenzen (Tabelle 1) werden mit den alten Daten verglichen, die vor den mechanischen Anpassungen zur Aufnahme der 200-mm-Wafer erzielt wurden. Die Umrechnung von pg in Atome/cm² geht von einer relevanten untersuchten Fläche von 0,5 cm² aus. Der Hauptunterschied zwischen altem und neuem Aufbau war der Abstand zwischen Röhre und Detektor, im alten Aufbau 100 mm, im neuen 180 mm.

Vergleich der Nachweisgrenzen des bisherigen und des neuen Aufbaus

Element

LLD [pg] vorheriges Setup

LLD [pg] neue Einrichtung

10^12 Atome/cm2
Na 230 180 9,4
Mg 180 150 7,4
Al 120 140 6,2

Verbesserungen

  • modifizierte Vakuumkammer geeignet für 6"-8" Wafer
  • Drehbarer Probenträger für 6“-Wafer
    freie Pfadlänge: stromaufwärts/stromabwärts 25 mm; links/rechts 18mm
  • Probenträger für 8“-Wafer mit Kippmechanismus, um jeglichen Kontakt mit der Umgebung zu vermeiden; Messung @ Mitte des Wafers
  • Implementierung eines digitalen Röntgenprozessors
  • Hervorragende Nachweisgrenzen durch den um 80 mm vergrößerten Abstand Rohr-Detektor
  • Einbau eines Röntgenröhrenmotors - höhenverstellbar
  • Der neue Aufbau wurde unter kontrollierten und gemessenen Verfahren für optimierte Bedingungen angepasst