掃描電子顯微鏡(簡稱掃描電鏡)是集成電路失效分析屮主要的觀測儀器,是⒛世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種精密的大型電子光學(xué)顯微鏡。SEM的分辨率.如日立公司的商用 冷場發(fā)射電子顯微鏡。加速電壓為15kV時,可達(dá)1.5nm;S5200,加速電斥為30千伏時.可達(dá)0,5nm。

   掃描電鏡I作原理和構(gòu)造

   如圖14.⒛所示,掃描電鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、信號收集及顯示系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)組成。T018.013D掃描電鏡基本原理同光學(xué)顯微鏡類似,不過在捫描電鏡中人射束由電子束替代光波,用電磁透鏡系統(tǒng)代替光學(xué)玻璃透鏡。掃描電鏡l=作原理(見圖14,21)是由電子槍(陰極)發(fā)出的電子束,經(jīng)柵極聚焦后,在加速電壓作用下,經(jīng)過幾個電透鏡所組成的電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦并用孔徑限束之后,形成聚焦良好的直徑為幾納米的電子束。在掃描線圈磁場的作用下,人射到樣品表m^,許在樣品表面按一定的時間一△間順序作光柵式二維逐點(diǎn)掃描。高能電子束和固體樣品表面Ⅰ相作用時,約99/以|l的人射電子能量將轉(zhuǎn)變成熱能,其余約1%的入射電子能董・將從樣品中激發(fā)出各種有用的物理信息,它們包括二次電子、背散射電子、透射電子、特征X射線、俄歇電f、陰極熒光等,如圖n。22所示。信號的強(qiáng)度取決于試樣農(nóng)面的形貌、電勢、受激區(qū)域的成分和晶體取向。這些信號經(jīng)過分別檢測器接收、放大并轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號,最后在顯像管上顯示反映樣品表面各種特征的圖像。由于顯像管屮的電子束和鏡筒屮的電子束是同步掃描的,顯像管上各點(diǎn)的亮度是由試樣上各點(diǎn)激發(fā)出的電了信號強(qiáng)度來調(diào)制的,即由試樣表面⒈任一點(diǎn)所收集來的信盱強(qiáng)度與屁像管屏⒈桕應(yīng)點(diǎn)亮度之悶是――對應(yīng)的:l+xl此,試樣各點(diǎn)狀態(tài)不同,顯像管各點(diǎn)相應(yīng)的亮度也必不同,眭l此得到的圖像是試樣狀態(tài)的反映c掃描電鏡不用透鏡放大成像,而是用類似電視或攝像的方式成像。