Технологическое оборудование для микроэлектроники
8 (800) 700-08-45
+7 (812) 240-00-78     

Анализ физических свойств

Оптическая микроскопия

Микроскоп — оптический прибор для получения сильно увеличенных изображений объектов невидимых невооружённым глазом. Оптическая система микроскопа состоит из основных элементов — объектива, окуляра и системы линз. В современном микроскопе практически всегда есть осветительная система (в частности, конденсор с ирисовой диафрагмой), макро- и микро- винты для настройки резкости, система управления положением конденсора. Помимо этого, современные оптические микроскопы оснащены устройствами оцифровки изображений на основе ПЗС-матриц. В зависимости от назначения, в специализированных микроскопах могут быть использованы дополнительные устройства и системы. Современные оптические микроскопы имеют разрешение порядка 0,1-0,2 мкм.

Наиболее распространенным видом оптических микроскопов в современной технике являются металлографические микроскопы, которые позволяют исследовать не только объекты металлической природы, но и любые непрозрачные или полупрозрачные материалы. Кроме того, они позволяют проводить точные измерения различных изделий в машиностроении, анализировать топологические структуры элементов электронной промышленности, и многое другое, что допускается их устройством и техническими возможностями. Металлографические микроскопы могут быть инвертированными и прямыми. Прямые металлографические микроскопы отличаются тем, что их наблюдательная часть, а именно — объективы, насадка и окуляры, расположены над исследуемым объектом. В инвертированных микроскопах наблюдательная часть же находится под исследуемым объектом.

Применение:

  • Наблюдение поверхностей шлифов: оценка размера и расположения зерен, исследование частиц неметаллических включений.
  • Исследование фотошаблонов, печатных плат.

Атомно-силовая микроскопия

В основе принципа работы атомно-силового микроскопа (АСМ / AFM) лежит силовое взаимодействие между зондом и поверхностью исследуемого образца. Появление возвышенностей или впадин под остриём зонда приводит к изменению силы, действующей на зонд, а значит, и изменению величины изгиба консоли (кантилевера), регистрируя которую, можно контролировать силу взаимодействия зонда с поверхностью.

Возможно несколько вариантов режимов проведение сканирования:

  1. Контактный. Острие кантилевера находится в непосредственном контакте между образцом и поверхностью. Используется для поверхностей с не сильно выраженной топологией. Недостатком данного режима является то, что зонд непосредственно механически взаимодействует с поверхностью, что часто приводит к его поломке и разрушению поверхности образца.
  2. Бесконтактный. Рельеф исследуемой поверхности формируется, как правило, либо в режиме постоянной высоты, либо в режиме постоянной силы. Используется для поверхностей с ярко выраженной топологией.
  3. Полуконтактный. Игла кантилевера в нижней точке своих колебаний слегка касается поверхности образца. При использовании этого метода давление зонда на поверхность образца существенно меньше, чем в контактном способе, что позволяет работать с более мягкими и легко разрушающимися материалами.

С помощью АСМ можно исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности. Разрешающая способность данного метода составляет примерно 0,1-1 нм по горизонтали и 0,01 нм по вертикали. В настоящее время метод АСМ нашел широкое применение в области физики и химии поверхности, материаловедении, электронике, фотохимии, биологии, фармацевтики.

Применение:

  • Получение трехмерных изображений топологии поверхности.
  • Изучение электрических и магнитных свойств поверхности.
  • Проведение скретч-тестов.

Электронная микроскопия

Электронная микроскопия — совокупность методов исследования микроструктуры тел (вплоть до атомно-молекулярного уровня) с помощью электронных микроскопов — приборов, в которых для получения увеличенного изображения используют электронный пучок с энергией 50 эВ ÷ 400 кэВ и более. Разрешающая способность электронного микроскопа может быть меньше одного ангстрема. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальная электронно-оптическая система, управляющая движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля.

Электронную микроскопию можно разделить на 2 группы:

  1. Сканирующая/растровая микроскопия (РЭМ / SEM). В результате взаимодействия с образцом, электроны попадают на детектор, и изображение считывается с поверхности образца построчно. Этим методом можно получить информацию не только о рельефе поверхности и размере частиц, но и о химическом составе образца и кристаллических фазах, находящихся на поверхности. Разрешение РЭМ достигает 5-10 нм. Обычно для получения информации о структуре поверхности используются вторичные и/или отражённые (обратно-рассеянные) электроны.
  2. Просвечивающая/трансмиссионная электронная микроскопия (ПЭМ / TEM). Метод анализа внутренней микроструктуры и размера ультратонких, прозрачных для ускоренных электронов образцов, который осуществляется облучением исследуемой области потоком ускоренных электронов. Ускоренные электроны взаимодействуют с электронными оболочками атомов изучаемого вещества. С помощью электронного микроскопа получают дифракционную картину от упорядоченной структуры атомов, из которой можно извлечь информацию о кристаллической структуре.

Электронная микроскопия широко применяется в различных областях исследований и на производстве, поскольку имеет различные механизмы формирования контраста, обладает чрезвычайно большой глубиной резкости изображения и высоким пространственным разрешением.

Применение:

  • Получение данных о морфологии и составе поверхности, о приповерхностных и структурных дефектах, электрически активных дефектах, электрических и магнитных доменах.
  • Определение химического состава и кристаллических фаз на поверхности образца.

Эллипсометрия

Эллипсометрия — высокочувствительный и точный метод исследования поверхностей и границ раздела различных сред. В основе метода лежит изменение состояния поляризации света после его отражения от границы раздела сред. Падающий на поверхность плоскополяризованный свет при отражении и преломлении становится эллиптически поляризованным, что определяется оптическими свойствами отражающей поверхности, а также толщиной и показателем преломления плёнки, находящейся на ней.

В качестве источника света в эллипсометрии используется монохроматическое или лазерное излучение. Также существует направление спектральной эллипсометрии в широком интервале длин волн (от ближнего ИК до УФ), которое используется при исследованиях атомного состава неоднородных и анизотропных поверхностей и плёнок. Эллипсометры используются для исследования физико-химических свойств поверхности, ее морфологии, для измерения толщин многослойных структур и характеризации оптических свойств тонких пленок.

Используя эллипсометрию, можно характеризовать состав композиционных соединений, плотность инородных нановключений, структурное совершенство материала, качество границ раздела; регистрировать изменения, обусловленные изменением температуры или воздействием электрических, магнитных, механических полей. Помимо этого, преимуществом метода является неразрушающее и невозмущающее воздействие измерений. Метод относится к экспресс-методам, позволяющим использовать эллипсометрию для контроля непосредственно в процессе создания структур или при изучении различного рода физических воздействий. Метод находит широкое применение в производстве и исследовании полупроводниковых материалов и приборов, кристаллофизике, электронике, оптике, медицине.

Применение:

  • Измерение оптических постоянных и толщины тонких пленок материалов, диагностика слоев с градиентными свойствами, исследование энергетической зонной структуры материалов.
  • Характеризация механических, структурных, физико-химических свойств материалов, измерение микропористости и плотности микровключений, рельефа поверхности.
  • Контроль остаточных поверхностных слоев и степени очистки поверхности, механических напряжений в слоях.
  • Исследования пьезо-, электро-, магнитооптических свойств материалов.

 

«Компания «ЭлТех СПб» также осуществляет поставку сложного аналитического оборудования для оптических измерений: дифрактометрия, интерферометрия, оже спектрометрия, системы анализа рельефа поверхности (оптический профилометр). Для физико-химического анализа мы предлагаем установки, использующие такие технологии, как оптическая эмиссионная спектрометрия, фотоэлектронная спектрометрия, а также системы с фокусированным ионным пучком и другие решения».

 

SURFCOM 5000DX представляет собой высокоточный стилусный профилометр высочайшего разрешения (0,3 нм). Отличительными особенностями профилометра являются: 
Компания Semilab является лидером в сфере метрологического оборудования для фотовольтаики. PVS 5000 – высокопроизводительная система контроля качества полупроводниковых пластин с функцией сортировки. Система отвечает всем современным требованиям к оборудованию такого класса и представляет собой комплексное решение «под ключ».
Метрологические порозиметры PS-серии используют метод эллипсометрической порозиметрии, что позволяет получать точные измерения толщины, показателя преломления, пористости, модуль Юнга, распределение пор по размерам в тонких пленках, таких как ультра low-k пленки, пористый кремний, слои из наночас
Новое семейство систем F3-sX специально разработано для измерения полупроводниковых и диэлектрических слоев толщиной до 3 мм.
Прибор RT-110 предназначен для измерения удельного сопротивления кремниевых пластин методом вихревых токов.
Прибор WMT предназначен для измерения толщины и удельного сопротивления в кремниевых пластинах для фотовольтаики.
Прибор WML предназначен для измерения времени жизни неосновных носителей заряда методом СВЧ-фотопроводимости в кремниевых пластинах для фотовольтаики.
С помощью F64-c могут быть легко и быстро получены карты распределение толщины и основных оптических параметров тонких пленок.
Filmetrics F54 позволяет быстро измерять карты распределения толщин в образцах диаметром до 450мм.
Filmetrics F40 - Оптический толщиномер, предназначенный для измерения тонких пленок размером до 1 мкм.
Универсальная настольная система Filmetrics F30 предназначена для измерения скорости осаждения, оптических констант (n и k) и однородности как полупроводниковых, так и диэлектрических слоев в режиме реального времени.
Filmetrics F10-PA специально предназначен для измерения толщин париленовых покрытий, позволяя любому пользователю с базовыми навыками владения компьютера проводить измерения за считанные секунды.
Прибор Filmetrics F10-HC предназначен для измерения толщин одно-и многослойных твердых пленок.
Оптическая система прибора позволяет достичь размера светового пятна в 25 мкм, что дает возможность измерять даже достаточно шероховатые и неоднородные структуры.
Filmetrics F3 предназначен для измерения толщины и показателя преломления пленок в образцах малых размеров.
Filmetrics aRTie – прорыв в спектральных рефлектометрах, это компактный и чрезвычайно простой прибор для измерения толщины, коэффициента отражения и пропускания тонких пленок.
Filmetrics S3-NIR - портативный спектрометр ближнего инфракрасного диапазона.
LE-103PV - компактный, инновационный лазерный эллипсометр, специально предназначенный для измерения толщины и оптических параметров антибликовых покрытий, нанесенных на текстурированные кремниевые подложки.
SPR-2100 представляет собой высокотехнологичную систему измерения сопротивления растекания.
IRB-50 предназначена для обнаружения дефектов в кремниевых блоках для фотовольтаики.
MCI-100 предназначен для обнаружения микроскопических трещин в пластинах для солнечных панелей. Если оставлять микротрещины без внимания, они в дальнейшем, на более позднем этапе производственного процесса, приведут к разлому пластин. Также MCI-100 позволяет контролировать микровключения и микроотверстия, которые могут иметь негативное влияние на эффективность и качество конечного продукта.
Система измерения плоскостности Logitech GI20 представляет собой интерферометр скользящего падения, обеспечивающий прецизионное измерение плоскостности шлифованных и полированных пластин диаметром до 150 мм (6").
Система NCG-2 компании Logitech представляет собой компактный и высокочувствительный инструмент, позволяющий проводить высокоточные линейные измерения хрупких или мягких материалов, а также материалов, прошедших тщательную полировку поверхности.
Интерферометр Физо Logitech LI10 является идеальным инструментом для широкого спектра задач по измерению гладкости отполированных образцов размером до 102 мм (4") в диаметре. Устройство подходит для использования как в производстве оптических компонентов, так и в R&D лабораториях.
Компактная прецизионная измерительная система Logitech CG-10 подходит для линейных измерений и обеспечивает высокую степень точности в широком диапазоне толщин.
В линейке микроскопов Dino-Lite представлены высокоскоростные микроскопы реального времени обеспечивающие кристально чистое изображение в режиме реального времени без задержек. Полученное изображение обладает отличным качеством и высоким разрешением – 1024х768 пикселей.
Установка предназначена для определения толщины пластины безконтактным точечным методом в режиме штучной ручной обработки пластин.
Широкополосный спектрометр для измерения толщины слоев и профиля канавок, получаемых на полупроводниковые пластины. Размер точки: 50 мкм.
Широкополосный спектрометр для измерения толщины слоев, нанесенных на полупроводниковые пластины. Размер точки: 1 мм. Спектрометр n&k 1500 подходит для пластин размером 100 мм, 150 мм и 200 мм. Спектрометр n&k 1512 работает с пластинами 200 мм и 300 мм.
Dino-Lite производит полный спектр антистатических (ESD-безопасных) цифровых микроскопов и аксессуаров, специально разработанных с учетом потребностей отрасли электроники.
Серия мобильных микроскопов Dino-Lite это передовое решение в области портативной микроскопии – сверхсовременное сочетание цифрового микроскопа Dino-Lite с высоким увеличением и портативного цифрового фото-видео рекордера с 2-дюймовой панелью LCD.
Цифровые камеры-окуляры Dino-Eye могут быть установлены на различных оптических приборах.
Компания Dino-Lite разработала специальную серию микроскопов подходящих для профессионального использования, которая востребована специалистами в широком диапазоне сфер деятельности.
Установка Wafer Profiler CVP21 является отличным инструментом для измерения профиля легирования различных полупроводниковых слоев. Получение картины распределения примесей осуществляется с помощью емкостного метода создания профиля распределения потенциала (CV-Profiling).
Установка Stratus II предназначена для автоматического оптического контроля. Система Stratus II является вторым поколением успешного проекта компании Stratus Vision GmbH, по автоматическому оптическому контролю.
Универсальная настольная система Filmetrics F70 предназначена для измерения толщины и коэффициента отражения. Система позволяет проводить измерения толщины прозрачных материалов до 13 мм (листовое стекло, полимерные пленки, линзы) и полупроводниковых пластин до 2 мм толщиной.
Filmetrics F60-C позволяет проводить измерение коэффициента преломления и распределения толщины тонких пленок по поверхности пластин. Данная система полностью автоматизирована и прекрасно подходит для использования в производственных линиях.
Рефлектометр Filmetrics F10-RT используется для измерения коэффициента отражения и пропускания тонких пленок. Прибор позволяет получать спектры отражения и пропускания одним нажатием мыши. Рабочий диапазон прибора охватывает длины волн от 200 до 1700 нм.
Filmetrics F80-C позволяет проводить измерение распределения толщины тонких пленок по поверхности структурированных пластин.
Прибор Filmetrics F50 используется для измерений распределения толщины и показателя преломления диэлектрических, полупроводниковых и металлических тонких плёнок по поверхности пластин.
Спектроскопический эллипсометр с функцией быстрого изменения угла (с вращающимся поляризатором) предназначен для проведения исследований характеристик тонких пленок.
Установки Kraemer Sonic Industries v-Series – это новое поколение сканирующих акустических микроскопов. Основанные на новом высокоскоростном механизме сканирования и запатентованной технологии FCT преобразователей системы, микроскопы v-Series позволяют добиться высочайших скоростей обработки.
Установки Kraemer Sonic Industries nano-Series представляют собой сканирующие акустические микроскопы с высоким разрешением. Подобного разрешения удалось достичь за счет использования высоких ультразвуковых частот от 600 МГц до 2000 МГц.
Установки Kraemer Sonic Industries i-Series – это новое поколение систем ультразвукового контроля, сконструированных и адаптированных для работы с пластинами, слитками, очень большими или гидрофобными образцами.
Semilab SRP 2000 – это передовая и высокоавтоматизированная система для эффективного полупроводникового производства или передовых R&D целей.
WT-2000 - это мощная настольная измерительная платформа, применяемая для измерения различных характеристик полупроводниковых материалов, в частности, для контроля дефектов и загрязнений кремниевых пластин как в объеме, так и в приповерхностной области.
Сканирующий инфракрасный микроскоп Semilab SIRM-300 – превосходный инструмент для бесконтактного неразрушающего анализа объемных дефектов, таких как кислородные и металлические преципитаты, дефекты упаковки, дислокации, линий скольжения и пустоты в кремниевых пластинах и обедненных зонах.
Keyence BZ-9000 – полностью автоматизированная, интегрированная флуоресцентная система в едином корпусе, идеально подходящая для работы с биологическими образцами при проведении медико-биологических исследований.
Сканирующий лазерный микроскоп серии VK-X100/X200 сочетает в себе легкость и удобство в работе оптического микроскопа с аналитическими возможностями электронного микроскопа и возможностью бесконтактных измерений лазерного профилометра.
Цифровые микроскопы Keyence серии VHX-2000 отличаются большой глубиной резкости и высоким разрешением изображения, что позволяет применять их для задач микроэлектроники, машиностроения и материаловедения.
В линейке световых специализированных решений Dino-Lite можно выделить три основные серии микроскопов:
Компания Dino-Lite разработала специальную серию микроскопов подходящих для профессионального использования, которая востребована специалистами в широком диапазоне сфер деятельности.
Модели серии Pro 5 мегапикселей – это новые ультрасовременные цифровые микроскопы высокого, 5 - мегапиксельного разрешения.
Использование современных оптических устройств невозможно без применения различных специализированных аксессуаров. Они обеспечивают удобство и простоту при использовании микроскопов, а также позволяют устранить влияние человеческого фактора на процессы измерений.
Базовые модели микроскопов Dino-Lite – являются доступным и недорогим решением, которое находит применение в сферах производства и обучения. Данные модели обладают двумя диапазонами увеличения: от 10 до 70 крат и до 200 крат и разрешением 640x480 пикселей (VGA).