扫描电子显微镜new

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1、渺慧u等。w-耐se扫描电子显微镜万方数据复旦大学材料科随着科学技术的发展进步，人们不断需要从更高的微观层次观察、认识周围的物质世界。细胞、微生物等微米尺度的物体直接用肉眼观察不到，显微镜的发明解决r这个问题==目前，纳米科技成为研究热点，集成电路工艺加工的特征尺度进入深亚微米，所有这些更加微小的物体光学显微镜也观察不到，必须使用电子显微镜。电子显微镜呵分为扫描电了娃徽镜简称扫描电镜(sEM)和透射电子显微镜简称透射电镜(TEM)两大类=扫描电镜的基本工作过程如图1，用电子束在样品表面扣描，同时，阴极射线管内的电子束与样品

2、表面的电子柬『刊步扫描．将电子束在样品上激发的各种信号用探测器接收，并用它米调制显像管巾扫描电子束的强度，在阴极射线管的屏幕上就得到了相应衬度的扫描电子显微像。电子束在样品表面扫描，与样品发生各种不同的相互作用，产牛不l叫信号，获得的相应的显微像的意义也不一样。最主要的有以r儿种。1二次电子扫描电镜最基本，最有代表意义，也是分析检测用得最多的就足它的二次电子(sE)衬度像。二次电子是样品中原子的核外电子在入射电子的激发下离开该原子而形成的，它的能量比较小(一般小于50ev)，因而在样品中的平均自由程也小，只有在近表面(约十

3、纳米量级)，二次电子才能逸出表面被接收器接收并用于戚像。电子柬与样品相互作用涉及的范围成“梨”形．如图2。在近表面区域，人射电子与样品的相互作用才刚剐开始，束斑直径还来不及扩展，与原入射电子柬直径比，变化还不大，相互作用发射二次电子的范围小，有利于得到比较高的分辨率。目前．商品扫描电镜的分辨率已经达到一纳米。加上扫描电镜的的景深大，因而可以获得高倍率的、立体感强的、直观的显微图像。这是扫描电镜获得广泛应用的最主要原因。二次电子的产额与样品表面的形状有关，它对应的像主机放大器显示器圈l扫描电子显微镜的工作原理万方数据38·《

4、I‘海计茸测试》2003年30卷第六期八射电子俄歇电子l．一次电r发射深度★0散射深度自爿目f电一／＼十x劓l2节度厂／＼、散射；J、围2电子束与样品的相互作用类同十几廿J日常对物体形貌的Z蛇察．所以常常叫做形貌衬度像．_次电子的产额比较高，有利于提高成像的信噪比。、二次电子信号的上进特点决定了它对应的昂徽像的种种优越特性．使它得到广泛的应用。另一疗而，二次屯了信号的上述种种特点，也给分析检测带来些问题：二次电子形貌衬度不I司于普通的光学成像的利度。有叫，光学昂微镜看得到的，同常经验认为可能看得到的，住一次电子形貌衬度像卜

5、却看不到。以集成电路芯片的观察为例。芯片表面的钝化层足光学透明的，透过钝化层，金属连线与介质层的颜色及对光线的反剁能力筹别都很大，所以剧光学显微镜观察时，它们都能一一清晰成像。二次电子衬度则不同，它的信电深度小，透小了钝化展．只血浅表面，获得的像只反映钝化层表面的高低起伏。即使通过刻蚀。上除了钝化层再观察，一次电子衬度反映的也不是颜色及光反射能力的差别，而只是高低不平的形貌差别一如果进一步要分析椅测芯片的制而多层结构，通过直接观察研磨、抛光获得的剖面样品，看到的主要足剖面加T=损伤形貌，真II的多屈结构看不到，H有通过选择

6、性脯蚀，将多层结构转化为形貌差别才能实现所需的分析检测。阿3是用这种方法获得的集成电路芯片剖面的sEM照J{。在这过程中必须注意，为J’形成足够的胡度，为了能正常进行分圉3用sEM观察集成电路芯片的剖面多层结构硒owledge知识讲熙蠹誉Lectures。j=：，析，在对样品做必要的处理时可能引起真实信息的破坏，造成假象及引人尺寸失真。另外，在扫描电镜分析过程巾绝缘样品上的电衙积累将影响正带的二次电了发射，进而影响分析检测。这个问题，可以通过表而涂覆导电薄层来解决一fn是，在高放人倍率条件下，涂覆导电博层也可能对检测结果产

7、牛一定的十扰。2特征x射线当入射电子与样品相互作用时．把样品巾原于的内层电子激发出来，变成二次电了，原于巾的外层电子有比较高的能最，外层电了通过跃迁填补内层电子的空缺，把多余的能量_}±j电磁波的形式发射出来，形成带有原子特征信息的特征x射线。扫描电镜中，在形貌观察的同时．利用特觚x射线可以方便地进行微区成分分析，，具体分析方法有两种．．常用的是能量分散谱(E眦rgyDlspe糟1、

8、espectr_oscopy)简称能谱(EDs)。另种是波艮分散潜(wavclengthDispersivespcc仃osc叩y)简称波诰(

9、wDs)．．UnnncdlLabct：kV2㈤TtIt：00nke—o珏”7De【Type：suTw十Resl31Tc40FS4426Lsec：304一Dec一2160903NKnU＼／050l0015020025030035040045()图4集成电路钝化层的能谱(EDs)谱囤能谱指x射线强度为纵坐标