1、电子探针式测量方法,7.2 微几何量测量,原理：利用聚焦得非常细的高能电子束作为电子探针在样品上扫描，激发出各种物理信息。通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得对样品表面性貌的观察。,扫描电子显微镜（SEM）,扫描电镜（SEM）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。扫描电镜的优点： 有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调； 有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构； 试样制备简单,结构组成,电子光学系统 扫描系统 信号探测放大系统、 图像显示和记录系统 真空系统 供电系统,组成：电子枪
2、、电磁透镜组、物镜光阑和样品室等 作用：获得扫描电子束 扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径,电子光学系统,电子枪：提供电子源 电磁透镜：起聚焦电子束（三级缩小形成细微的探针）的作用SEM中束斑越小，即成像单元越小，相应的分辨率就愈高。 样品室：放置样品，安置信号探测器，还可带多种附件。,样品室,扫描系统,作用：使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动。同时获得同步扫描信号。通过改变入射电子束在试样表面扫描的幅度，可获得所需放大倍数的扫描像。扫描线圈一般放在最后二透镜之间，扫描电子显微镜采用双偏转扫描线圈。,信号探测放大系统和图像显示记录系统,作用：探测收集试样在入射电子束作用下产
3、生的物理信号，然后经视频放大，作为显像系统的调制信号，最后在荧光屏上得到反映样品表面特征的扫描图像。二次电子、背散射电子、透射电子的信号都可采用闪烁计数器来进行检测。,真空系统,为了保证真在整个通道中只与试样发生相互作用，而不与空气分子发生碰撞，因此，整个电子通道从电子枪至照相底板盒都必须置于真空系统之内，一般真空度高于10-4Torr 。,电源系统由稳压、稳流及相应的安全保 护电路所组成，其作用是提供扫描电子 显微镜各部分所需要的电源。,供电系统,S440立体扫描电子显微镜,桌上型TM1000 扫描电子显微镜,扫描电子显微镜用途,最基本的功能是对各种固体样品表面进行高分辨形貌观察。大景深图像
4、是扫描电镜观察的特色，观察可以是一个样品的表面，也可以是一个切开的面，或是一个断面。冶金学家已兴奋地直接看到原始的或磨损的表面。可以很方便地研究氧化物表面，晶体的生长或腐蚀的缺陷。它一方面可更直接地检查纸，纺织品，自然的或制备过的木头的细微结构。,在扫描电镜应用中，很多集中在半导体器件和集成电路方面，它可以很详细地检查器件工作时局部表面电压变化的实际情况，这是因为这种变化会带来象的反差的变化。焊接开裂和腐蚀表面的细节或相互关系可以很容易地观察到。利用束感生电流，可以观测半导体PN结内部缺陷。,扫描电子显微镜对于固体材料的研究应用非常广泛，没有任何一种仪器能够和其相提并论。对于固体材料的全面特征的描述，扫描电子显微镜是至关重要的。,在半导体器件（IC)研究中的特殊应用：,1）利用电子束感生电流进行成像，可以用来进行集成电路中pn结的定位和损伤研究 2）利用样品电流成像，结果可显示电路中金属层的开、短路，因此电阻衬度像经常用来检查金属布线层、多晶连线层、金属到硅的测试图形和薄膜电阻的导电形式。,3）利用二次电子电位反差像，反映了样品表面的电位，从它上面可以看出样品表面各处电位的高低及分布情况，特别是对于器件的隐开路或隐短路部位的确定尤为方便。 4）利用背散射电子衍射信号对样品物质进行晶体结构（原子在晶体中的排列方式），晶体取向分布分析，基于晶体结构的相鉴定。,谢谢！,
