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80年代發展起來的一種精密的大型電子光學顯微鏡。SEM的分辨率.如日立公司的商用 冷場發射電子顯微鏡。加速電壓為15kV時,可達1.5nm;S5200,加速電斥為30千伏時.可達0,5nm。

   掃描電鏡I作原理和構造

   如圖14.⒛所示,掃描電鏡由電子光學系統、信號收集及顯示系統、真空系統和電源系統組成。T018.013D掃描電鏡基本原理同光學顯微鏡類似,不過在捫描電鏡中人射束由電子束替代光波,用電磁透鏡系統代替光學玻璃透鏡。掃描電鏡l=作原理(見圖14,21)是由電子槍(陰極)發出的電子束,經柵極聚焦后,在加速電壓作用下,經過幾個電透鏡所組成的電子光學系統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變成熱能,其余約1%的入射電子能董・將從樣品中激發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。信號的強度取決于試樣農面的形貌、電勢、受激區域的成分和晶體取向。這些信號經過分別檢測器接收、放大并轉換成調制信號,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,顯像管上各點的亮度是由試樣上各點激發出的電了信號強度來調制的,即由試樣表面⒈任一點所收集來的信盱強度與屁像管屏⒈桕應點亮度之悶是――對應的:l+xl此,試樣各點狀態不同,顯像管各點相應的亮度也必不同,眭l此得到的圖像是試樣狀態的反映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。