PHI  VersaProbe III  User  Guide

Created  for  Stanford  NanoShared Facilities  (SNSF)Juliet  JamtgaardOctober,  2016

This  document  was  created  for  training  purposes  only.    Screenshots  are  from  SmartSoft-­‐VersaProbeTM by  Physical  Electronics,  a  Division  of  ULVAC-­‐PHI.

2

PHI  VersaProbe 3  User  Guide

• Features:• Greater  count  collection  with  better  energy  resolution.• Hot/cold  stage.• Intro  Camera  for  easy  navigation.• SmartSoft software  with  Queue  options.• FIG5  Ar+  Ion  gun.• GCIB  Ar+  cluster  gun.• Collection-­‐limiting  aperture  for  AR-­‐XPS.

• Spot  sizes:  9um  – 200um  plus  HP  (1400x100um)• Auto  Neutralize,  Auto  Z-­‐align  options.

3Juliet  Jamtgaard  10/2016

1.  Choose  HolderA. XPS  TabB. Platen  

Manager  tab  (RHS).

C. Platen  tab.D. Choose  

holder  size  from  dropdown  list.• 1  inch• 2  inch• AR• Hot  

ColdE. Press  “Load.”F. If  asked  to  

save  changes  to  previous  holder,  say  “No.”

PHI  VersaProbe 3  -­‐-­‐ Loading  Sample

A. B.C.

D.

**Note**  The  “Max  Z  Height”  of  the  1”  and  2”  holders  should  be  18.5mm;  16.5mm  for  AR  holder.    If  your  sample  is  thicker  than  0.5mm,  subtract  sample  thickness  from  Max  Z  height.4

PHI  VersaProbe 3  -­‐-­‐ Loading  Sample2.      Set  up  file  directory

A. Platen  Manager  tab  (RHS).

B. Directory  tab.C. Choose  the  

desired  directory.

D. Press  Update  directory  button.

E. Press  “Properties”  button.

F. Choose  Lab  Book  tab.

G. Choose  desired  file  name  settings.

B.

D.

E.

A.

C.

5

F.

Juliet  Jamtgaard  10/2016

PHI  VersaProbe 3  -­‐-­‐ Loading  Sample3. Backfill  Intro

A. System  TabB. Right-­‐click  on  

“Intro”  chamber.

C. Select  “Backfill  Intro”  from  drop-­‐down  menu.

4. Load  Sample  in  Intro  Chamber.• Line  up  Notch  

in  holder  with  screw  on  transfer  fork.

5. Drag-­‐and-­‐drop  Image  in  Intro  chamber  into  Main  chamber.

6. Follow  all  prompts  to  take  photo  and  load  sample  into  main  chamber.

7. Never  lean  on  transfer  arm!

A.

B.

5.

6

Ion  gauge  must  read  3.7x10-­‐4 Pa  before  gate  valve  will  open.

Juliet  Jamtgaard  10/2016

PHI  VersaProbe 3  – Choose  Position(s)

1. 1. Sample  Tab2. Press  Define  

Point  button  A. Nearby  

buttons  for  “Define  Area”

B. ”Define  Line”

3. Add  Name,  Comment  and  update  type.• Choose  HP  

setting  in  “Type.”

4. Highlight  desired  point/area  (green)  and  press  “Move  to  position”  button.

2.

3.

4.

7To  use  HP  setting,  must  choose  HP  in  “Type”  for  each  position  and  also  in  “X-­‐ray  Setting”  on  Spectrum  or  Profile  tab  before  starting  scan.

PHI  VersaProbe 3  – Z  Align

1.

1. Sample  Tab2. Z-­‐ Align  Tab  (RHS)3. Move  to  desired  

position  on  Stage  (see  previous  page.)

4. Choose  X-­‐ray  Setting  for  Z-­‐Align.

5. **Check  Auto  settings  (see  pg 7  step  6).

6. Press  Z-­‐Align.7. Z-­‐align  status  box  

will  open.  • Click  

Properties  button  and  choose  “Graph”  tab  to  see  plot.

8. If  needed,  update  position  to  new  Z-­‐height.

2.6.4.

7.

8.

8Juliet  Jamtgaard  10/2016

PHI  VersaProbe 3  – Spectrum  Setup1. XPS  Tab2. Spectrum  Tab  

(RHS)3. Choose  Xray

Setting4. Press  Periodic  

Table  button  to  choose  elements  or  SU  for  survey.• Adjust  

parameters  for  each  Region.

5. Choose  #  of  Cycles.

6. Press  XPS  Setup  • Select/De-­‐

select  Auto  Neutralize  settings  as  needed.

1.

2.

4.

3.

6.

5.

9Juliet  Jamtgaard  10/2016

PHI  VersaProbe 3  – Notes  before  Acquisition• Before  starting  acquisition:• Make  sure  only  desired  positions  are  checked  on  Sample  tab.

• Make  sure  only  desired  Regions  are  checked  (XPS  tab/  Spectrum  Tab  (RHS)).

• Make  sure  XPS  Properties  dialogue  has  been  examined• Auto  Neutralizer  is  on/off  as  needed.

• If  using  queue  feature  and  moving  to  multiple  positions,  can  use  Auto  Z-­‐Align.

• Ideally,  Neutralizer  and  Ion  Gun  should  warm  up  in  standby  for  a  little  while  before  use.• Can  use  Queue  feature  to  automatically  perform  multiple  tasks.• If  desired,  take  SXI  image  and  “Define”  points  on  image.• Must  push  camera  icon  to  save  SXI  before  defining  points.

10

**  Press  ”Add  to  Q”  and  then  delete  all  previous  items  in  Q  before  pressing  “Start”.***

Two  options  for  start:1. If  Queue  is  

empty,  press  ”Spe”  to  start  acquisition.

2. Use  the  Q:• Press  

“Add  to  Q”  and  delete  all  unwanted  lines  in  Queue.  

• Press  ”Start”  in  Queue  menu.

PHI  VersaProbe 3  – Spectrum  Setup  (cont’d)

1.

11Juliet  Jamtgaard  10/2016

PHI  VersaProbe 3  – Hardware  Setup  for  Sputtering

1.

Before  Ar+  Ion  Gun  sputtering:1. Hardware  tab2. Ion  gun  tab  

(RHS)3. Choose  desired  

Gun• Ion  Gun• GCIB

4. Load  sputter  file  (never  press  “Save”)

5. Press  ”Standby.”• Ion  gun  

will  turn  on  auto-­‐maticallyduring  process.

6. Return  to  “off”  when  done.

2.

3.

4.5. 6.

12

For  GCIB  sputtering:  • Manually  open  valve  on  GCIB.• Put  GCIB  in  “blank”  mode,  not  standby.

• Return  to  “off”  when  done.• Manually  close  valve  on  GCIB.

PHI  VersaProbe 3  – Hardware  Setup  for  Neutralizing

1.

Before  sputtering:1. Hardware  tab2. E-­‐neut tab  

(RHS)3. Load  Neutralize  

060116  file  (never  press  “Save”)

4. Press  ”Standby.”• Neu-­‐

tralizerwill  operate  auto-­‐maticallyduring  process.

5. Return  to  “off”  when  done.

6. Neutralizer  should  warm  up  in  standby  for  ~15  before  use.

2.

3.

4. 5.

13Juliet  Jamtgaard  10/2016

1. XPS  Tab2. Profile  Tab  

(RHS).3. Depth  Profile.4. Choose  X-­‐ray  

spot  size.5. Choose  

Regions,  sweeps  and  pass  energies.

6. Press  Sputter  Rate  Table  to  set  up  depth  profile.

PHI  VersaProbe 3  – Depth  Profile  Setup

1.

2.

3.

4.

5.

6.

14Juliet  Jamtgaard  10/2016

7. Check  XPS  Setup  for  Auto  Neutralizer  and  Auto  Z-­‐align

8. Press  “Profile”  to  begin  or  use  Queue.

PHI  VersaProbe 3  – Depth  Profile  Setup

7.

8.

15Juliet  Jamtgaard  10/2016

1. XPS  Tab2. Profile  Tab  

(RHS).3. Angle  Profile.4. Choose  X-­‐ray  

spot  size.5. Choose  

Regions,  sweeps  and  pass  energies.

6. Press  Angle  Table  to  set  up  tilt  profile.

PHI  VersaProbe 3  – Angle  Profile  Setup

1.

2.

3.

4.

5.

6.

16Juliet  Jamtgaard  10/2016

7. Check  XPS  Setup  for  Auto  Neutralizer  and  Auto  Z-­‐align

8. Choose  Acceptance  Angle  =  Narrow.

9. Turn  beam-­‐limited  aperture  into  place  on  instrument.

10. Press  “Angle”  to  begin or  use  Queue.

PHI  VersaProbe 3  – Angle  Profile  Setup

7.

9.

17

8.

Juliet  Jamtgaard  10/2016

PHI  VersaProbe 3  -­‐-­‐ Unloading  Sample

1. Before  unloading,  deselect  any  Auto  Sputter/Auto  Neutralize  commands  from  XPS  Acquisition  Setup.

• XPS  tab,    bottom  left  corner  of  either  Spectrum  or  Profile  tabs.• See  pages  13,  15.

2. Turn  off power  to  Neutralizer  and  Ion  Gun.• Hardware  tab,  Neutralizer  or  Ion  Gun  tabs.• See  pages  10-­‐11.

3. If  used  Ar Ion  Gun  (not  GCIB)  for  sputtering  or  neutralizing,  Pump  Intro.

• See  next  page,  part  D.

4. If  used  GCIB,  close  valve  on  gun.5. If  using  AR,  return  Beam  Acceptance  Aperture  

to  Standard  Position.

18Juliet  Jamtgaard  10/2016

PHI  VersaProbe 3  -­‐-­‐ Unloading  Sample1. System  tab

A. Drag-­‐and-­‐drop  image  from  Main  chamber  into  Intro  chamber.

B. Follow  all  prompts  to  insert  transfer  arm  and  remove  sample.

C. Backfill  Intro• Right-­‐click  

on  Intro.• Choose  

Backfill.• Remove  

sample.D. Pump  Intro

• Right-­‐click  on  Intro.

• Choose  Pump  Intro.

1.

C.,  D.

A.

19Juliet  Jamtgaard  10/2016