9) Эллипсометрические методы контроля
Для контроля плоскости поверхности применяют интерферометры, представленные на рис 8. В этом методе, лазер с калиметром на линзах с полупрозрачным зеркалом и так называемым эталонным клином (пластина). В этом случае интерферирует не лучи, отраженные от выступов и впадин на ислед пластине, а лучи, отраженные от пластин и отраженные от нижней поверхности пластин (эталонный клин). Те и другие лучи отражаются от полупрозрачного зеркала и через объектов попадают либо на экран либо на приемную телевизионную трубку. На экране возникает интерференционная картина и далее ее сравнивают с эталонной картиной. если соответствие удовл, то она признается годной для дальнейшей обработки. Метод позволяет по величине эллиптических колец судить о степени изгиба пластины и величину напряжения изгиба по формуле: Ϭ=Eh/(4ρ(1-µ)) Ϭ-изгибающее напряжение, E – модуль упругости, h – толщина пластины, µ - коэф-т Пуассона, ρ- радиус изгиба.
10) Инфракрасная микроскопия в микроэлектронике. Т.к. ИК спектроскопия может стать весьма полезным источником инф-ции о состоянии наружных орбиталей и молекул, большой интерес представляют ИКМ и радиометры. В радиометрах как правило исследуется излучение, испускаемое объектом в достаточно широком спектре частот из ИК области. Т.е. исслед-я тепловое излучение отдельных участков объектов. Т.к. в ИК области поглощение ЭМ излучения различными мат-лами резко возрастает, исп-ть для радиометров и микроскопов обычные линзы нерационально. Наблюдается сильная хроматическая аберрация, т.е сильная зависимость величины фокусного расстояния от . Более рац-ным явл-ся исп-ние оптики отраженного света, т.е. вместо линз исп-ся зеркала. В этом случае изл-ние не проходит ч/з поглощающий объект, четкость изобр-я сущ-но повышается. Вторым недостатком явл-ся малое отклонение сигнал/шум => возникают проблемы, связанные с электр. усилением слабых сигналов. Энергию ИК излучения сравнительно легко можно превратить в напряжение или эл.ток, например с помощью полупровдн. преобразователей. Но это будет сигналом постоянного или слабо меняющегося напр-ния или тока. Для усиления применяются УПТ. Их общий недостаток в сильном дрейфе 0. Чтобы избавиться от дрейфа 0 пост. сигнал ИК излучения превращают в переменный сигнал, при этом величина пост. напр-ния бывает = амплитуде перемен-го. Усилители перемен-го сигнала свободны от недостатков типа дрейфа 0. Разрешающая способность современных радиометров – несколько мкм.
12) Растровая электронная микроскопия (рэм)
В РЭМ изображение …….. ускоренные первичные электроны (ПЭ) пучка разогнаны до энергии от 10 до 100 кэВ. При бомбардировке поверхности энергия электрона (ЭЭ) пучка передается электронам образца. Поскольку у ПЭ пучка энергия достаточно большая, электроны образца, получившие соответствующие порции энергии, получают возможность выбраться из образца, совершив работу выхода. Кол-во электронов, способных вырваться из образца исчисляется 100-ми и 1000ми на 1 падающий высокоэнергетический электрон. Кол-во вылетевших вторичных электронов (ВЭ) определяется не только энергией ПЭ, передавших свою энергию, но и рельефом поверхности. Кроме того, кол-во вылетевших ВЭ, определяющих контраст изображения, зависит от угла на вершине микровыступа, от атомного номера поверхности.
Зависимость контраста от угла микровыступа
Зависимость контраста от атомного номера поверхности
Для регистрации ВЭ используются фотоумножители (ФЭУ), оснащенные преобразователями, т.к. ФЭУ способны формировать электрические импульсы при попадании на их экран фотонов, но не электрон. Преобразователь, на поверхность которого падает электрон, испускает фотон (квант электромагнитного излучения), который в свою очередь регистрируется ФЭУ.
Помимо ВЭ, для построения изображения можно использовать отраженные ПЭ. Поскольку ток ПЭ много меньше, чем ВЭ, то для построения изображения в ПЭ приходится использовать усилитель с большим коэффициентом усиления и малым уровнем шума. Но и в этом случае изображение не отличается контрастностью, поэтому изображение в ПЭ обычно используется для формирования картины поверхности по распределению элементов с разными атомными номерами.
Помимо изображения построенного из ПЭ и ВЭ, РЭМ используется для построения картины катодолюминесценции образца. Это явление представляет собой свечение образца под действием электронов пучка электронного микроскопа. Эффект наблюдается в диэлектриках и полупроводниках. Картину свечения получают с помощью ФЭУ. Преобразователь в этом случае не нужен. Поскольку диэлектрические и полупроводниковые материалы не позволяют удалять электроны, осевшие на поверхности, то на поверхность полупроводников и диэлектриков перед таким исследованием нужно напылять тонкий слой углерода или другого материала.
Помимо построения изображения методом катодолюминесценции, РЭМ позволяет ловить электроны проникшие в толщу образца. Ток этих электронов может меняться, если проводимость образца в разных точках поверхности различна. Такое наблюдается, если исследовать поверхность микросхемы. Области с p- и n-проводимостями дают разное свечение. Этот метод позволяет выявлять скрытые дефекты микросхем, поскольку движение луча программируется.
Структурная схема РЭМ
Вся эта конструкция находится в вакууме 10-5 – 10-7 тор. Высота конструкции – 1 м.
Одновременно эти каналы в построении изображения не используются, все они используются отдельно.