Необходимым условием для качественного анализа микро- и наноструктур является правильная подготовка образцов. Проблема актуальна во многих высокотехнологичных областях: в полупроводниковом производстве, при изготовлении МЭМС и в научных исследованиях.

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
ISSN 1993-8578
ISSN 2687-0282 (online)
Книги по нанотехнологиям
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по нанотехнологиям
Герасименко Н.Н., Пархоменко Ю.Н.
Другие серии книг:
Мир материалов и технологий
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #1/2014
М.Фадеев
Решения для высококачественного анализа микро- и наноструктур
Просмотры: 4492
Необходимым условием для качественного анализа микро- и наноструктур является правильная подготовка образцов. Проблема актуальна во многих высокотехнологичных областях: в полупроводниковом производстве, при изготовлении МЭМС и в научных исследованиях.
Одно из комплексных решений для пробоподготовки разработано фирмой Sela Camtek – партнером российской компании "Остек". Оно позволяет значительно улучшить качество результатов, получаемых при изучении структур на сканирующем и просвечивающем электронных микроскопах, а также при других видах микро- и наноисследований. Комплекс оборудования включает две установки:
Xact для утонения адаптивным ионным пучком (Adaptive Ion Milling Technology);
EM3i для предварительной подготовки образца сухой криоохлаждаемой дисковой резкой (Cryo-cooled Dry Sawing Technology).
Установка для утонения адаптивным ионным пучком
Особенность Xact состоит в использовании концепции "двойного луча", позволяющей наблюдать в реальном времени утонение образца и прецизионно управлять этим процессом (рис.1). Установка состоит из следующих основных узлов: вакуумной камеры с загрузочным шлюзом; прецизионного манипулятора; системы визуального наблюдения; сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), который на окончательных этапах утонения работает и как просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ); датчиков обратно-рассеянных, вторичных и проходящих сквозь образец электронов; ионной пушки с ксеноновым источником, которая может управлять энергией, формой и направлением пучка. В целом концепция системы Xact (рис.2) схожа с устройством ПЭМ.

Подготовленный образец располагается перпендикулярно лучу растрового электронного микроскопа (РЭМ), и датчики регистрируют пучки обратно-рассеянных, вторичных и прошедших электронов. Одновременно образец подвергается воздействию потоков ионов ксенона из ионной пушки. Механизм управления пушкой позволяет посылать пучки с углом от 0 до 90°, а также менять форму и энергию луча, реализуя различные режимы обработки: чистку, формирование канавок, полировку или утонение (рис.3).
В системе мониторинга используются три типа датчиков, которые дают контрастное изображение с высоким разрешением (СПЭМ-режим STEM). Благодаря этому при утонении оператор может непрерывно наблюдать за образцом, измерять его толщину в реальном времени, определять с высокой точностью точку остановки процесса.
В качестве источника ионов используется дуоплазмотрон, обеспечивающий эмиссию огромного числа ионов из малого объема газа (в течение года расходуется примерно 0,5 л газа, сжатого под давлением 6 бар). Применение ксенонового источника обусловлено тем, что ксенон не взаимодействует с обрабатываемым материалом – его атомы имеют большой размер и массу, поэтому не проникают глубоко в структуру утоняемого образца. Возможность гибкого управления энергией пучка обеспечивает регулирование скорости утонения. Так, при энергии пучка около 1 кэВ и углах его падения 3–4° можно удалять отдельные атомные слои, добиваясь уменьшения толщины поврежденного аморфного слоя образца до 1–2 нм.
На начальном этапе обработки утонение образца ведется пучками относительно высоких энергий – около 10 кэВ. Когда его толщина достигает около 100 нм, электронный луч из РЭМ проникает через образец и достигает датчиков проходящих пучков. На этапе "мягкой" обработки энергия пучка ионов ксенона уменьшается до 1 кэВ, позволяя получать толщину 30 нм при минимальном повреждении образца. В процессе утонения контролируются толщина и качество поверхности образца, возможна оптимизация его профиля.
Используемые технические решения дают возможность получать образцы с очень хорошими характеристиками. Например, типовые значения для полупроводникового образца, подготовленного для боковой проекции (side-view) ПЭМ, составляют:
толщина в зоне шириной 3 мкм – 18±4 нм с однородностью 10%;
толщина в зоне шириной 10 мкм – 30±10 нм с однородностью 10%;
толщина в зоне шириной 30 мкм – 100±30 нм с однородностью 10%.
Основные характеристики установки Xact представлены в табл.1. После подбора режимов обработки образца возможна работа в автоматическом режиме. Установка оснащена оптическим блоком для автоматической калибровки. В целом совокупность примененных решений не имеет аналогов, что делает систему уникальной.
Установка для предварительной подготовки образца
Установка EM3i (рис.4) предназначена для предварительной подготовки образца методом сухой крио-
охлаждаемой дисковой резки. Она обеспечивает быструю автоматическую обработку материалов и является частью комплексного решения пробоподготовки для СЭМ и ПЭМ (боковых и плановых проекций side view, plan view). Сухая криоохлаждаемая резка позволяет готовить образцы из кристаллических и аморфных материалов. Образец на выходе смонтирован на совместимый держатель, что облегчает работу с ним на последующих этапах (рис.5). Еще одна особенность ЕМ3i – работа с пластинами размером до 300 мм, причем система позволяет осуществлять их оптическую инспекцию, находить и маркировать интересующие области. Основные характеристики установки приведены в табл.2.
Типовой процесс подготовки образца
Вначале оператор загружает образец в ЕМ3i и указывает целевую зону и тип исследования, к которому его необходимо готовить. Установка совершает все операции в автоматическом режиме. На выходе оператор получает на совместимом держателе подготовленный образец, который можно загрузить в установку Xact. После этого в полуавтоматическом или автоматическом режиме при непрерывном контроле в реальном времени выполняется заключительный этап подготовки.
Важное преимущество системы – высокая степень автоматизации, поэтому скорость и качество работы минимально зависят от человеческого фа-
ктора. Например, высококачественный образец с толщиной исследуемой зоны 20 нм может быть подготовлен приблизительно за полтора часа. Основные этапы процесса показаны на рис.6.
Установки Xact и EM3i составляют единый комплекс, позволяющий автоматизировать процесс и сократить время подготовки исследуемых образцов, значительно улучшая их качество. Можно с уверенностью утверждать, что данное решение представляет большой интерес для лабораторий, использующих в работе электронную микроскопию. ■
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art