Kiểm soát tạp chất bằng SIMS – Phân tích vết hiệu năng cao cho các nguyên tố nhẹ
Các kỹ thuật vi phân tích thông thường như Khối phổ phóng điện phát quang (Glow Discharge Mass Spectrometry - GDMS) không thể đo lường được các nguyên tố nhẹ (H, C, N và O) do các giới hạn về tín hiệu nền (background signal) cao. Kỹ thuật SIMS thời gian bay (Time-of-Flight SIMS / ToF-SIMS) có thể phân tích các nguyên tố khí khí quyển, nhưng chỉ đạt được các giới hạn phát hiện ở mức trung bình, do tốc độ thu nhận dữ liệu quá thấp và các vấn đề nhiễm bẩn bắt nguồn từ thiết kế chùm ion xung cố hữu của nó.
Dựa trên kỹ thuật SIMS động (dynamic SIMS), hệ máy IMS 7f-Auto được thiết kế để đạt được các giới hạn phát hiện xuất sắc đối với các phép đo nguyên tố nhẹ, nhờ vào:
Thiết kế đầu phân tích khối phổ phân kỳ từ tính (magnetic sector mass spectrometer) và quá trình phun bún chùm ion liên tục (continuous ion beam sputtering) mang lại độ nhạy cực cao;
Buồng phân tích chân không siêu cao (UHV analysis chamber) với các điều kiện chân không được tối ưu hóa, giảm thiểu mức tín hiệu nền tạo ra bởi các khí tồn dư;
Buồng lưu trữ sáu giá đỡ mẫu hoàn toàn tự động mang lại hiệu suất xử lý cao, vì nhiều mẫu có thể được hút chân không và khử khí (outgassed) qua đêm;
Chùm ion sơ cấp Cs mật độ cao cho phép đạt tốc độ phun bún lớn, giúp cải thiện đáng kể các giới hạn phát hiện.
Hơn thế nữa, IMS 7f-Auto còn cung cấp khả năng dựng cấu trúc theo chiều sâu (depth profiling) với độ phân giải theo chiều sâu cao và hiệu suất xử lý cao, đồng thời có thể cung cấp thông tin về độ đồng đều với độ phân giải theo phương ngang ở mức dưới micron (sub-micron lateral resolution).
Phía trên: Giới hạn phát hiện Oxy xuất sắc trong nền Si (mức thấp E16 at/cm3) sử dụng chùm ion sơ cấp Cs+ năng lượng va chạm cao 15keV dưới các điều kiện tốc độ phun bún (sputter rate - SR) khác nhau. Các profile theo chiều sâu như vậy có thể được ghi lại lên tới độ sâu vài micron chỉ trong vòng vài phút.