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.

Дата добавления: 2015-10-23