ЭИПТ-ВПТ
.pdf
Приемная камера установки ионной имплантации «Везувий-12» с
электростатическим сканированием
Комбинированное сканирование
Механическое сканирование
Измерения и контроль в вакууме
Уникальные возможности: исключение влияния окружающей среды и человека на точность и достоверность результатов; уменьшение погрешности измерений до физических констант – размеров атомов и молекул. Можно измерять: геометрические размеры, физические и химические характеристики,параметры технологических процессов. Лучшие оптические микроскопы позволяют наблюдать объекты больше, чем 0,3 мкм, электронные микроскопы – 0,5-1 нм, а при определенных условиях можно рассматривать даже отдельные
атомы. Максимальная величина увеличения оптического микроскопа - 1000, электронного - 1000000. С помощью сканирующих электронных микроскопов можно
получать информацию: а) об изображении поверхности, топологических контрастов, структуры материала, магнитных доменов; б) об атомном номере материалов поверхности, их химическом составе, кристаллической ориентации и структуре кристаллов; в) о распределении электрических потенциалов в поверхностных структурах, местонахождении и высоте потенциальных барьеров, изменении проводимости, глубине и толщине р-n переходов, величине запрещенной зоны, распределении примесей и т.п. В режиме просвечивания можно наблюдать движение атомов и изучать ядерные процессы.
Просвечивающая электронная микроскопия
Электронная оже-спектроскопия (Рис.34) позволяет определять химический состав вещества, в том числе непосредственно во время осаждения тонких пленок.
e2O |
|
e2 
e1
e |
|
|
|
|
|
Валентная |
M |
L |
K |
||
(работа выхода) |
зона |
Энергетические уровни электронов атома |
|||
Рис.34 Принцип метода электронной оже-спектроскопии
Рентгеновские микроскопы относятся к устройствам проекционного увеличения. Основное ограничение заключается в интенсивности рентгеновского излучения и поэтому разрешение составляет величину порядка 0,1 мкм, что намного больше их теоретического предела, но лучше, чем в оптических микроскопах.
Для химического анализа поверхностей и пленок используется коллимированный пучок рентгеновских лучей, который при одинаковых с электронами энергиях проникает в вещество значительно глубже и, следовательно, дает больше информации о составе материала на больших глубинах. Рентгеновские лучи выбивают электроны, которые несут информацию о состоянии химических связей атомов, а измерение энергетического спектра эмиттированных с поверхности электронов позволяет осуществлять химический анализ приповерхностной области образца.
Ионно-рассеивающая спектроскопия твердых поверхностей (ионные пучки низких энергий 0,1 - 1 кэВ), метод упругого обратного рассеяния (резерфордовская спектроскопия) легких ионов с большой энергией (1 - 3 МэВ) используется для изучения дефектов кристаллической решетки после имплантации и отжига, распределения примесных атомов в кристалле и для исследования поверхностей и тонких пленок.
Вторично-ионная масс-спектрометрия предназначена для анализа массы распыленных первичным ионным пучком вторичных ионов (квадрупольные масс-спектрометры с разрешением порядка 1 а.е.м.). Изображения поверхностных неоднородностей могут получаться путем проецирования или растровым сканированием.
Первичный ионный пучок используется также для удаления поверхностных слоев при исследовании профилей концентрации по глубине с шагом порядка 5 нм.
Важной особенностью применения измерения и контроля в вакууме является объединение в оборудовании технологических и аналитических операций, т.е. создание аналитико-технологических комплексов, в том числе сверхвысоковакуумных.
Метод микрорентгеноспектрального анализа (МРСА) с электронным зондом
Принцип работы: сфокусированный электронный пучок (электронный зонд) диаметром 0.5 – 1 мкм и энергией несколько десятков кэВ направляют на отдельную область поверхности образца, химический состав которого требуется исследовать. Объём материала, подвергнутый электронной бомбардировке, испускает характеристическое рентгеновское излучение элементов, присутствующих в образце. Анализ этого излучения с помощью рентгеновских спектрометров позволяет установить качественный и количественный состав исследуемой области образца. Количественный анализ основан на связи интенсивности рентгеновского излучения образца с концентрацией определяемого элемента. Связь эта не является линейной из-за влияния целого ряда факторов, относящихся к процессу формирования рентгеновского излучения и геометрии прибора.
Исследование поверхности образца в вакууме как в режиме растрового электронного микроскопа (РЭМ)
Установка «СуперПроб-733» фирмы JEOL, Япония
Идентификация элементного состава исследуемых объектов методом микрорентгеноспектрального анализа: диапазон регистрируемых элементов от В (атомный номер Z=5) до U (Z=92) с локальностью анализа около 1 мкм2 и с глубиной анализируемой зоны ~1 мкм; получение снимков исследуемых структур как в режиме растрового электронного микроскопа (РЭМ) на стравленых микрошлифах, так и в специальном режиме СОМРО, изображение при котором формируется обратно отраженными электронами. Контраст изображения в последнем случае определяется средним атомным номером исследуемой области. Чем выше средний атомный номер исследуемой области (фазы), тем светлее данный участок выглядит на фотографии.
Микроструктура поверхности
Результаты рентгеноспектрального анализа поверхности