Aant. bladen

RWV nr. Document Hoofdstuk Beheerder

: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 :1. Wijzigingen t.o.v. de vorige versie : Systeem eigenaar

Blad nr. : 1.1 Epcode : M52 Datum

: 23-10-2006

Auteur: G. Immink

Inhoudsopgave Blad nr. / Aant. bladen

1. 2.

3. 4.

5.

6. 7.

Wijzigingen t.o.v. de vorige versie ............................................................................... 1.1 Veiligheid...................................................................................................................... 2.1 2.1 De vergunning ......................................................................................................... 2.3 2.2 Risicoanalyse van het systeem ................................................................................ 2.4 2.3 Controlemetingen .................................................................................................... 2.5 2.4 Meetrapport laatste controle .................................................................................... 2.6 2.5 Authorisatielijst ....................................................................................................... 2.7 Algemene werking ........................................................................................................ 3.1 3.1 Overzicht van het complete DCDM-systeem.......................................................... 3.1 3.2 Hoe werkt de DCDM............................................................................................... 3.2 Het meten van een sample............................................................................................. 4.1 4.1 Het laden van een sample ........................................................................................ 4.1 4.2 Het meten van een sample ....................................................................................... 4.1 4.3 Opzoeken, bekijken en analyseren van de meetresultaten ...................................... 4.2 Proces voorschrift.......................................................................................................... 5.1 5.1 Opstarten (na spanningsuitval) van de DCDM ....................................................... 5.1 5.2 Opstarten/uitzetten van de röntgenbuis ................................................................... 5.1 5.3 Veranderen van de hoekinstelling röntgenbuis en/of detector ................................ 5.1 5.4 Het maken/veranderen van een parameterfile ......................................................... 5.2 Maintenance voorschrift................................................................................................ 6.1 Algemene info............................................................................................................... 7.1 7.1 Naslagwerken .......................................................................................................... 7.1

1. Wijzigingen t.o.v. de vorige versie Datum: 18-04-2005 20-10-2006

Bladnr.:

Nieuw versienr.: 01.1 01.2

Omschrijving: Eerste versie Tweede versie Uitbreiding voorschrift met H 3 t/m 7


: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 : 2. Veiligheid : Systeem eigenaar


: 23-10-2006

2. Veiligheid Wanneer dit apparaat is ingeschakeld produceert het röntgenstraling die schade aan de gezondheid van mens en omgeving kan veroorzaken. Door het in acht nemen van de hieronder aangegeven gedragsregels en het naleven van de voorschriften worden de gevaren van het werken met dit apparaat tot een aanvaardbaar niveau teruggebracht. Vanaf medio 1995 zijn systemen die gebruik maken van röntgenstraling zodanig geconstrueerd dat ze intrinsiek veilig zijn. D.w.z. dat onder normale omstandigheden er geen straling naar buiten kan treden. Blootstelling aan straling is alleen mogelijk: tijdens onderhoud -/ herstellingswerkzaamheden, waarbij afschermingen verwijderd zijn en interlocks zijn overbrugd. bij ontbreken van afschermingen. bij falen beveiligingen. Houdt u stipt aan alle aanwijzingen, die in het belang van uw veiligheid en omgeving worden gegeven. 1.

Het verwijderen van afschermingen of het overbruggen van beveiligingen is niet toegestaan tijdens normaal gebruik. Dit mag alleen door hiervoor getraind personeel worden uitgevoerd voor onderhoudswerkzaamheden.

2.

Het verwisselen van de röntgenbuis en het optimaliseren van de kristalpositie mag alleen door getraind personeel worden uitgevoerd.

3.

Na onderhoud- en/of herstellingswerkzaamheden, waarbij de stralingshygiënische situatie kan zijn veranderd, dient vóór het opnieuw ingebruikname van het röntgenapparaat een controle op lek en strooistraling plaats te vinden. De resultaten moeten worden gearchiveerd in het KEW dossier (B. Kemps VMB).

4.

Indien het in positie brengen van een te analyseren monster aanleiding kan geven tot blootstelling aan röntgenstraling (directe bundel of strooistraling) moet de buisspanning en/of de buisstroom automatisch uitgeschakeld worden.

5.

Ten minste 1 x per 6 maanden moeten de beveiligingen en minimaal 1 x per jaar de aanwezigheid van strooistraling van elk röntgentoestel worden gecontroleerd. De resultaten van de controles moeten worden gearchiveerd in het KEW dossier. 6. Een (vermoeden van een) onregelmatigheid of een ongewoon voorval moet onmiddellijk aan de Verantwoordelijk Stralingsdeskundige en/of de Philips-Stralings-Beschermings-Dienst (PSBD) worden gemeld.

7.

Wanneer een nieuw röntgentoestel in gebruik of wanneer een bestaand toestel definitief uit gebruik wordt genomen dient dit aan de PSBD te worden gemeld.




: 23-10-2006

8.

Deze instructie moet bekend zijn bij de medewerkers die gebruik maken van de DCDM

9.

De PSBD kan te allen tijde aanvullende en bindende aanwijzingen en instructies geven.

18-04-2005

Handtekening radiologisch coördinator




2.1 De vergunning De ‘Interne vergunning radiologische werkplek’ zit in de ‘DCDM-map’. Deze map ligt bij het meetsysteem.

: 23-10-2006




: 23-10-2006

2.2 Risicoanalyse van het systeem Scenariobeschrijving: Een medewerker werkt soms met de goedgekeurde röntgenopstelling Het is een meetsysteem om samples te analyseren dmv. een röntgenbundel. Het systeem voldoet aan de gestelde eis van < 1μSv / hr op 10cm afstand van het oppervlak en 2.5 1μSv / hr op het oppervlak gemeten. Het systeem is voorzien van deuren die beveiligd zijn dmv. deurcontacten. Bij het openen van de deuren tijdens het meten valt direct de shutter dicht en de hoogspanning van de röntgenbuis. De effectfactor E: De belastingfactor B: De waarschijlijkheidsfactor W:

1 = gering 3 = wekelijks 0.2 = praktisch onmogelijk

De totale risicofactor R = 1 * 3 * 0.2 = 0.6 (geen actie noodzakelijk) (zie overzichtslijst factoren)



2.3 Controlemetingen De controlemetingen zitten in de ‘DCDM-map’.


: 23-10-2006



2.4 Meetrapport laatste controle Het meetrapport van de laatste controle zit in de ‘DCDM-map’.


: 23-10-2006




: 23-10-2006

2.5 Authorisatielijst Onderstaande personen zijn opgeleid en ‘vrijgegeven’ om te werken met de DCDM. Ze zijn bekend met de gevaren van het werken met een röntgenopstelling.

Naam

Datum

Firma

W.G.G. Immink Systeem eigenaar T.M.F. de Smet P. Thijs T. van Dongen R. Bolt R. Balkenende H. Ambrosius

25-08-06

Philips

25-08-06 25-08-06 25-08-06 25-08-06 25-08-06 04-09-06

CEDOVA CEDOVA Philips Philips Philips CEDOVA


: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 : 3. Algemene werking : Systeem eigenaar


: 23-10-2006

3. Algemene werking 3.1 Overzicht van het complete DCDM-systeem.

Double-Crystal Diffractometer Mapping

shutter en ‘first-crystal/ collimator’

hoekinstelling (Θ) buis en detector

röntgenbuis X-rays

frontpaneel

röntgen HV-power supply data-acquisition / control-system

detector

motion-system

pos. A is de middenpositie = interlocks Fig. 3.1: de DCDM ‘open’

sample-houder




: 23-10-2006

3.2 Hoe werkt de DCDM Op een simpele manier gezegd: de DCDM schijnt röntgenstralen (X-rays) op een sample. De waferhouder met sample beweegt over meerdere boogseceonden van zijn begin- naar eindpositie. Gedurende deze beweging meet de detector de gereflecteerde röntgenstralen.

Fig. 3.1.1: principeschema DCDM Procesgang: • De röntgenbuis genereert een röntgenbundel (λ = 1.5406Å;E = 8.05keV). • Het eerste kristal (First-Crystal) conditioneert de bundel tot een smalle, op het sample, direct gerichte (‘collimated’) straal. • De X,Y en Z stage beweegt de waferhouder met sample naar de juiste positie (coördinaten). De rock-, tilt- en rotate- beweging zetten het sample in de juiste meetpositie. Een ‘3-pylon computer-controlled motion system’ zorgt voor de rock-, tilt-beweging en Z-hoogte.

Fig. 3.1.2: stages




: 23-10-2006

• Het sample is een kristal. Een kristal is de vaste toestand van een stof met een voor die

stof kenmerkende vaste vorm. Kristallen zijn opgebouwd uit regelmatig opgestapelde deeltjes. Deze in alle richtingen regelmatige rangschikking van de samenstellende deeltjes is het kristalrooster (lattice structure). • De intensiteit van de gereflecteerde röntgenstralen (diffracted X-rays) hangt af van de hoek van de inkomende bundel (Θ) en de afstand tussen de kristalvlakken. Deze relatie komt tot uitdrukking in de wet van Bragg (Bragg’s Law):

2 d sin (Θ) = n λ

Fig. 3.1.3: X-ray diffraction van een kristalrooster • De intensiteit van de gereflecteerde röntgenstralen hangt sterk af van de hoek (Θ) van

de inkomende stralen. De verandering van de hoek met enkele boogseconden kan al een grote variatie geven in intensiteit. Een ‘plot’ van de intensiteit tegen de hoek noemt men een ‘Rocking Curve’. Hoe hoger en smaller de piek, hoe beter de kristalperfectie.

Fig. 3.1.4: rocking curve met één en twee pieken •

Een detector (counter) ontvangt de teruggekaatste röntgenstralen.

RWV nr. Document Hoofdstuk Beheerder •



: 23-10-2006

De meting: o De tilt en rotatie zijn van te voren bepaald. Deze zijn zo geoptimaliseerd dat de kristalvlakken van het sample parallel ‘lopen’ met de DCDM-as. o Aan de hand van de ingegeven parameter ‘start/end rocking angle’ gaat de rockstage naar de beginpositie. De shutter gaat open en de meting begint . De rockstage verandert de hoek (met één of meerdere boogseconden) tot de eindpositie is bereikt. Gedurende deze ‘rock’-beweging meet de detector de intensiteit van de gereflecteerde röntgenstralen. o De X,Y en Z-stage gaat naar de volgende meetpositie op de sample en het hele process herhaalt zich.


: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 : 4. Operator voorschrift : Systeem eigenaar


: 23-10-2006

4. Het meten van een sample Dit hoofdstuk beschrijft de handelingen die nodig zijn voor het meten van een sample. Voorwaarden om (direct) te kunnen meten zijn: • Het systeem is ‘up’ en staat aan (het groene ‘power’ lampje brandt). • De röntgenbuis staat ‘aan’ (is powered up). • De röntgenbuis en detector ‘staan’ onder de juiste hoek. • De PC staat aan en het programma ‘DCD/RD Mapper’ is opgestart. • Er is een ‘parameterfile’ die geschikt is voor de te meten sample. Mocht aan één of meerdere voorwaarden niet zijn voldaan staat in hoofdstuk 5 voor elk item beschreven hoe te handelen.

4.1 Het laden van een sample • • • •

Open de klep(pen) van de DCDM. Leg het sample op een meetpositie (meestal positie A, dit is de middenpositie). Sluit de klep(pen) van de DCDM. Druk op de ‘Interlock Reset’ knop o Het rode lampje naast de knop gaat aan. o Het witte lampje ‘Emitting’ gaat aan. o De kV- en mA-meter geven een waarde aan (normaal 40kV en 1mA). • Controleer of het (sub)programma ‘DCD/RD Mapper’ is opgestart. Klik indien nodig op het icoontje ‘DCDM Data Collection’om het prog. te starten. Dit prog. is onderdeel van het hoofdprogramma ‘Philips Analytical’ (zie ‘shortcut op de Desktop). Het kan zijn dat het prog. ‘DCDM Maintenance’ is opgestart. Dit is hetzelfde prog. echter uitgebreid met enkele functies zoals: zero-axes en z-position. • Klik op de rechtermuisknop en kies één van de (bovenste) vier opties: o Move to this position: de stage zet het meetpunt daar waar de cursor staat. o …and set sample Origin there: de ‘custom origin’ (menu Spatial) in de parameterfile krijgt de waarde van het nieuwe meetpunt. o Move to the nearest MWC centre: de stage gaat naar het midden van één van de 7 posities daar waar de cursor het dichtte bij is. o … and set Sample origin there: de ‘custom origin’ (menu Spatial) in de parameterfile krijgt de waarde van het nieuwe meetpunt. Bij een enkelvoudige meting (een Single Rocking Curve) volstaat optie één.

4.2 Het meten van een sample De sample-optimalisatie: • Ga met de muis naar ‘File’ en kies ‘Load Parameters’. • Kies uit één van de directory’s de juiste ‘Parameter File’.




: 23-10-2006

• Klik in de toolbar op het icoontje ‘Peak Find: Rock’. In beeld verschijnt het meetmenu/-plaatje (verander indien nodig de parameters) Druk op ‘Go’ om de meting te starten. De shutter gaat open. Er is een ‘klik’ te horen als de shutter zich opent. Het blauwe lampje ‘shutter open’ brandt. Als er een ‘peak’ te zien is klik dan op ‘accept’. Met ‘accept’ komt de nieuwe waarde in de ‘parameterfile’ te staan. Indien geen ‘peak’ vergroot dan de meethoek, probeer een ander hoekinstelling of roteer het sample. Herhaal dan deze stap. • Klik in de toolbar op het icoontje ‘Tilt Optimization’. In beeld verschijnt het meetmenu/-plaatje (verander indien nodig de parameters) Het linkergrafiekje is de ‘Rel.Rock’. De waarden hiervoor komen uit de ‘parameterfile’ (menu Angle Parameters / During Tilt Opt.). Het rechtergrafiekje is de ‘Abs. Tilt’. De waarden hiervoor komen uit de linker kolom van het meetmenu. Druk op ‘Go’ om de meting te starten Indien er een nieuwe ‘Best Tilt / New Rock’ positie is gevonden klik dan op ‘accept’ • Als er twijfels zijn hoe de echte meting, de Rocking Curve, eruit komt te zien is het zinvol om vooraf een ‘Rock Setup’ te doen. Klik in de toolbar op het icoontje ‘Rock setup’ In beeld verschijnt het meetmenu/-plaatje. Verander evt. de instellingen in de ‘parameterfile’. Kies ‘Yes’ of ‘No’, afh. van de beginpositie om de meting te starten. Beoordeel de ‘Rocking Curve’ en pas zonodig de ‘parameterfile’ aan. In H 5.4 staat beschreven hoe een parameterfile aan te veranderen. Herhaal indien nodig bovenstaande stappen. Het systeem is nu gereed om een ‘Single Rocking Curve’ of een ‘Rocking Curve Map’ te maken. De extensie van een ‘Single Rocking Curve’ is .rcs. De extensies van een ‘RC Map’ zijn .sfw en .e?w (FWHM), .spa en .e?a (Peak angle), .spi en e?i (Peak intensity) en .e?s (Peak separation). ‘s’ staat voor substraat en ‘e’ staat voor epilaag. De ‘?’ staat voor voor de desbetreffende epilaag Er is ook een .RCM (Multi rocking curve) als onder ‘options’ ‘store full curves’ is aangevinkt (deze is normaal altijd aangevinkt). Alle data komt in de directory ‘D:\DCDM data’. De sample-meting: • Klik in de toolbar op het icoontje ‘Single Rocking Curve’ of ‘Full Spatial/Rock’. Vul de velden ‘Measurement Name’ (de filenaam), ‘Sample ID’ en ‘Comments’ in. Afhankelijk van het gekozen meetprog. verschijnt het bijbehorende meetplaatje in beeld.

4.3 Opzoeken, bekijken en analyseren van de meetresultaten Voor het bekijken van de data zijn er in het hoofdprogramma ‘Philips Analytical” een viertal programma’s opgenomen. In onderstaande tabel staat aangegeven welke extensie bij welke Display-programma hoort (zie H4.2).




: 23-10-2006

Display-programma

benodigde extensie

verkregen door meting

Curve Display Multi Curve Display

.rcs of .rcm file .rcm file

Map Display

Elke file met substraaten epilaag-informatie Een comb. van sub.en epilaag-files

Single rock.curve. of Rock.curvemap Full Spatial/Rock met Store Full Curves Full Spatial/Rock

Multi Map Display

• • •

Full Spatial/Rock

Klik op of open het programma ‘Philips Analytical’ Klik op een van de vier bovenstaande ‘Display-programma’s’ Klik op ‘file’ en open de gewenste data-file (D:\DCDM data)

Om een ‘Single Rocking Curve’ te analyseren met het ‘X’pert Epitaxy’-programma is het nodig de eerst de ‘.rcs’-file om te zetten in een ‘.x01’-file. • Klik op of open het programma ‘Philips Analytical’ • Klik op het programma ‘Export to Epitaxy’ • Klik op ‘Browse’ en kies de juiste .rcs-file • Klik op ‘Generate File’. Het prog. maakt in de datadirectory nu een .x01-file • Klik op de Desktop op de ‘shortcut’ ‘Philips X’pert Epitaxy’ • Klik op ‘file’ en open de gewenste data-file


: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 : 5. Proces voorschrift : Systeem eigenaar


: 23-10-2006

5. Proces voorschrift In dit hoofdstuk staan algemene zaken beschreven omtrent het gebruik van de DCDM

5.1 Opstarten (na spanningsuitval) van de DCDM •

• • • • • • • •

Zet het systeem aan. Hoofdschakelaar, op het frontpaneel, op ‘1’. Controleer of het groene lampje ‘Power’ brandt. Controleer of alle ledjes van de DACQ- en Motion-controller branden. Controleer of HV-powersupply aan staat. De lampjes HV-on en –off branden De computer is opgestart Het prog. ‘Philips Analytical’ is automatisch opgestart. Klik op het icoontje ‘DCDM Datacollection’ Het syst. komt met de melding ‘error 1 … temp.’. Klik op ‘ok’ Het syst. komt nu met een ‘Alert’ ivm. de communcatie met de Motion-controller. Klik na +- 1m op ok. Controleer of het gele ledje op de Motion-controller knippert Klik nogmaals op ‘DCDM Datacollection’ Het syst. komt nu met een ‘Alert’ ivm. de communcatie met het DACQ-controller. Klik na +- 1m op ok. Controleer of het gele ledje op de DACQ-controller knippert. Druk op ‘Interlock Reset’. Controleer of het rode lampje brandt. Klik op ‘Single Rocking Curve’. Het systeem zal nu vragen om het Motion-systeem te zeroën. Klik op ‘ok’ Als laatste stap is het nodig de röntgenbuis op te starten. Zie hiervoor 5.2

5.2 Opstarten/uitzetten van de röntgenbuis • •

Controleer of het (sub)programma ‘DCD/RD Mapper’ is opgestart (zie H4.1). Ga met de muis naar ‘Operations’ en kies ‘Power xray tube’. Er verschijnt nu een menu in beeld. • Klik afhankelijk van de status van de röntgenbuis op ‘power-up’ of ‘power-down’. Het witte lampje ‘Emitting’ zal afh. van de keuze aan- of uitgaan. In het menu verschijnt de tijd die nodig is voor de ‘power-up of –down’.

5.3 Veranderen van de hoekinstelling röntgenbuis en/of detector • • • • • •

De roosterconstante van het te meten materiaal bepaald de hoek die de buis en detector moeten maken. Voor een aantal bekende (MOVPE) materialen is op een tabel aangegeven wat deze hoek moet zijn. Deze tabel zit voorop de rechterklep. Open één of beide kleppen. Het lampje ‘Emitting’ en ‘Interlock Reset’ zullen, indien deze branden, uitgaan Draai de vleugelmoer(en) los en haal voorzichtig de buis en/of detector los Plaats de buis en/of detector in de nieuwe positie en draai de vleugelmoer(en) vast Sluit de klep(pen) Druk op ‘Interlock Reset’. Het lampje ‘Emitting’ en ‘Interlock Reset’ gaan branden.


: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 : 5. Proces voorschrift : Systeem eigenaar


: 23-10-2006

5.4 Het maken/veranderen van een parameterfile Elk materiaal/structuur heeft zijn specifieke meetinstellingen. Voor het regelmatig meten van een bekend(e) materiaal/structuur is het mogelijk deze meetinstellingen vast te leggen in een zg. ‘parameterfile’. Parameterfiles (hierna: pmf) zijn ook nodig bij meten (optie: Run Series, Philips Analytical) op meedere posities en/of meerdere samples. Hieronder staat beschreven hoe een parameterfile aan te maken. Voor het veranderen van een ‘pmf’ sla de eerste twee items over en ga naar item 3. • Controleer of het (sub)programma ‘DCD/RD Mapper’ is opgestart (zie H 4.1). • Voer een volledige sample-optimalisatie uit (zie H 4.2) eventueel uitgebreid met een ‘Peak find: Rotation’ na de ‘Tilt Optimization’. Open voor het maken van een nieuwe ‘pmf’ een parameterfile die het meest geschikt is voor de te meten sample (lees: laag/structuur). • Ga met de cursor naar het icoontje ‘Edit’ en open deze. • Er verschijnt nu een menu met 6 tabbladen. Dit zijn de bladen van de ‘pmf’. Tab 1: Instrument Setup Hierin staat de systeemconfiguratie. Verandering hierin is niet nodig/wenselijk Tab 2: Spatial Hierin staan gegevens omtrent meethoogte en meetposities. De z-hoogte is de optimale hoogte voor een wafer/sample met dikte van ca. 350um. De sample-origins van de 7 meetposities staan in de ‘config.file’ Let goed op wat de ‘X’- en ‘Y-kolom’ is. Tab 3: Angle Parameters Hierin staan oa. gegevens verkregen uit de sample-optimalisatie. Onder ‘Rock Angle, During Sampling’ staan bij ‘start/end’ de begin- en eindhoek (in boogseconden) tov. van de ‘Rock Angle Origin’ voor de ‘echte’ meting. Tab 4: Signal Parameters Hierin staan enkele meetcondities. Enige te wijzigen parameter is de meettijd: Time (ms) Tab 5: Sample Controls Dit zijn vaste waarden. Verandering hierin is niet nodig/wenselijk Tab 6: Analysis methods Hierin zijn 4 velden met parameters voor de dataprocessing en materiaal/structuur van de sample. • Verander de gewenste parameter(s) • Ga met de muis naar ‘File’ Kies ‘Save Parameters’ voor het veranderen van de geladen ‘pmf’ Kies ‘Save Parameters as’ voor het aanmaken van een nieuwe ‘pmf’.


: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 : 6. Maintenance voorschrift : systeem eigenaar


: 23-10-2006

6. Maintenance voorschrift De leverancier schrijft voor dit systeem alleen een (klein) jaarlijks onderhoud voor. Een kopie van dit voorschrift is te vinden in ‘DCDM-map’ en op de ‘M-schijf’.


: RWV-011-080-052/02 : Bedienings voorschrift DCDM PD7400/06 : 7. Instructie en toets : Systeem eigenaar


: 23-10-2006

7. Algemene info 7.1 Naslagwerken • •

DCDM-servicemanual M:\meetapp\DCDM DCDM-sm.pdf DCDM-userguide M:\meetapp\DCDM DCDM-user_guide.pdf Een ‘hardcopy’ van beide manuels zijn te vinden in de meetkamer • Preventive maintenance M:\meetapp\DCDM preventive maintenance

Aant. bladen

Recommend Documents