Главная   Добавить в избранное Измерительный контроль в оптической микроскопии | реферат


Бесплатные Рефераты, дипломные работы, курсовые работы, доклады - скачать бесплатно Бесплатные Рефераты, дипломные работы, курсовые работы, доклады и т.п - скачать бесплатно.
 Поиск: 


Категории работ:
Рефераты
Дипломные работы
Курсовые работы
Контрольные работы
Доклады
Практические работы
Шпаргалки
Аттестационные работы
Отчеты по практике
Научные работы
Авторефераты
Учебные пособия
Статьи
Книги
Тесты
Лекции
Творческие работы
Презентации
Биографии
Монографии
Методички
Курсы лекций
Лабораторные работы
Задачи
Бизнес Планы
Диссертации
Разработки уроков
Конспекты уроков
Магистерские работы
Конспекты произведений
Анализы учебных пособий
Краткие изложения
Материалы конференций
Сочинения
Эссе
Анализы книг
Топики
Тезисы
Истории болезней


 





Измерительный контроль в оптической микроскопии - реферат


Категория: Рефераты
Рубрика: Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Размер файла: 467 Kb
Количество загрузок:
19
Количество просмотров:
442
Описание работы: реферат на тему Измерительный контроль в оптической микроскопии
Подробнее о работе: Читать или Скачать
Смотреть
Скачать



10

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

"Измерительный контроль в оптической микроскопии"

МИНСК, 2008

1. Оптическая (световая) микроскопия

Простейшим микроскопом является двухлинзовый микроскоп. На рис.2. схематично показано как формируется микроскопическое изображение в системе двух собирающих линз. Первая из них - объектив, формирует действительное увеличенное изображение объекта АВ - АВ.

Рис.1. Классификация оптических методов НК

Рис.2. Схема двухлинзового микроскопа

1 - объектив; 2 - окуляр; 3 - измерительная шкала или сетка

Изображение АВ затем рассматривается в окуляр (вторая линза), и окончательное изображение А"В", получаемое при этом, является мнимым. Формированию изображения в световом микроскопе сопутствуют, согласно теории Аббе, два эффекта, снижающих разрешающую способность: сначала дифракция света на микроскопических деталях объекта, затем, после прохождения дифрагированных лучей через линзу, их интерференция. Эти эффекты не позволяют изучать микрообъекты размером менее 10-6 м.

Чтобы изучать более малые микрообъекты применяют метод "тёмного поля" (рис.3). Его принцип состоит в том, что исследуемый прозрачный объект освещается косыми лучами, которые при отсутствии рассеяния или преломления не попадают в объектив микроскопа. Если же объект исследования содержит включения, также прозрачные, но с другим показателем преломления, то лучи, прошедшие через эти включения и изменившие своё направление, попадают в объектив и визуализируют их. Поскольку основная часть световых лучей минует объектив, поле зрения остаётся тёмным и на его фоне видны светлые изображения микровключений. В микроскопе, реализующем метод "тёмного поля" (ультрамикроскопе), видны частицы размером 2*10-9 м. Важными областями применения ультрамикроскопов является контроль чистоты атмосферы, воды, поверхностей и т.д. Однако недостатком таких микроскопов является невозможность измерения геометрических размеров микровключений и дефектов (они обнаруживаются, но чёткого очертания их формы не получается).

Рис.3. Образование темнопольного изображения при прямом (а) и косом (б) освещении объекта:

1 - осветитель; 2 - зеркало; 3 - затемняющая пластина; 4 - объектив;

5 - изображение светлого дефекта на тёмном поле

Одним из перспективных направлений повышения эффективности контроля ИЭТ является использование ультрафиолетовых (УФ) лучей. Основной эффект при этом заключается в повышении почти в два раза разрешающей способности УФ микроскопа по сравнению со световым. Имеет место и ещё один положительный эффект: повышение чёткости изображений. В основу метода положено явление сильного различия в поглощении УФ лучей различной длины волны различными веществами.

Снимая микроскопическое изображение одного и того же объекта несколько раз в УФ - лучах разной длины волны, можно получить набор микрофотографий, в разной степени отражающих различные детали объекта исследования. Затем чёрно-белые негативы (или позитивы) этих изображений с помощью хромоскопа проецируют на общий экран, поставив перед каждым изображением фильтр определённого цвета. В результате на экране получается многоцветное изображение, хорошо выявляющее детали объекта.

Регистрация микроскопических изображений в УФ лучах производится в основном двумя способами. В первом случае в плоскости формирования микроскопического изображения в УФ лучах помещают флюоресцирующий экран, люминофор которого при поглощении УФ лучей испускает световые лучи видимого диапазона. Во втором случае в плоскости изображения помещают фотокатод электронно-оптического преобразователя (ЭОП), испускающего под действием ультрафиолета фотоэлектроны. Фокусируя электроны в плоскости флуоресцирующего экрана ЭОПа можно получить видимое изображение исследуемого объекта.

2. Измерительный контроль в оптической (световой) микроскопии

При производстве комплектующих изделий для ЭА и СМЭ, в условиях наиболее распространённой в настоящее время планарно-эпитаксиальной технологии, неразрушающий 100% -ный контроль интегральных микросхем (ИМС) на этапах, предшествующих созданию на кристалле контактных площадок, может быть осуществлён по двум основным направлениям: измерение различного рода геометрических величин (длина, ширина, толщина, глубина, а также размеры и плотность поверхностных дефектов) и измерение ряда физико-химических параметров, к числу которых относятся удельное сопротивление, состав и структура материалов, образующих технологические слои, концентрация и подвижность носителей заряда.

Геометрические размеры элементов определяют параметры и свойства ИМС, а отклонение размеров элементов приводят не только к отклонениям технических характеристик ИМС, но и к выходу их из строя. До сих пор для контроля линейных размеров широко используются визуальный метод и универсальные (биологические и др.) микроскопы, не имеющие ни требуемой точности, ни необходимой производительности. При этом, как правило, отсутствует автоматизация процесса и документирование результатов измерений.

Визуальный метод может быть усовершенствован и условия наблюдений и измерений улучшены за счёт применения телевизионной и лазерной техники. При этом облегчается труд оператора, снижается его утомляемость, возможность появления промахов и грубых ошибок в измерениях, повышается производительность труда, что всегда важно при производственном контроле, однако точностные характеристики визуального метода остаются прежними. Телевизионные микроскопы для визуальных измерений и контроля фактически представляют собой простое сопряжение обычного оптического микроскопа с телевизионной установкой, где изображение рассматривается оператором не через окуляр, а на экране телевизионного монитора (рис.4).

В ряде случаев в производственном контроле использование таких микроскопов вместо оптических имеет преимущества, например при достаточно высокой общей освещённости производственного помещения. При этом утомляемость оператора при наблюдении и измерениях с использованием телевизионного экрана значительно ниже, так как не требуется постоянная аккомодация зрения, могут быть подобраны оптимальные яркость и контраст изображения - за счёт специальной обработки видеосигнала (фильтрация постоянной составляющей, коррекция чёткости, выбор оптимальной амплитудно-частотной характеристики усилителей и т.д.). Это особенно важно при наблюдении таких малоконтрастных объектов, какими являются ИМС. Кроме того, облегчаются общие условия наблюдения (дистанция, положение головы и тела, групповое наблюдение и т.д.).

С помощью телевизионного микроскопа можно производить визуальные наблюдения и измерения как в видимом, так и в ИК и УФ диапазонах спектра. Для реализации этого необходимо, чтобы мишень телевизионной трубки была чувствительна в соответствующем спектральном диапазоне, а спектр люминесценции выбирался с учётом требуемых условий наблюдения и контроля.

В настоящее время получили широкое распространение телевизионные измерители линейных размеров, которые могут быть построены по двум различным схемам: с проекцией изображения на передающую телевизионную трубку и со сканированием оптического луча. Первый тип телевизионных измерительных устройств является более распространённым. Он состоит из следующих основных блоков (рис.4): оптического микроскопа, телевизионной камеры, видеоконтрольного устройства и анализатора телевизионных изображений (АТИ). В функции АТИ входит обработка видеосигнала и измерения по нему геометрических параметров контролируемого объекта. На рис.5 и 6 отображены реальные телевизионные микроскопы с измерительными системами, позволяющие анализировать и обрабатывать изображения различных элементов ЭА с целью исследования структурных и физико-химических характеристик их материалов.

Рис.4. Телевизионный микроскоп

1 - микрообъектив, 2 - полупрозрачное зеркало, 3 - окуляр, 4 - объектив телевизионной камеры, 5 - телевизионная передающая трубка, 6 - блок формирования видеосигнала, ТВК - телевизионная камера, ВКУ - видеоконтрольное устройство, АТИ - анализатор телевизионных изображений

Другим типом телевизионных измерительных систем являются телевизионные микроскопы со сканированием оптическим лучом. Возможны два способа получения сканирующего оптического луча: с помощью специальной электронно-лучевой трубки с бегущим световым пятном (рис.7) и путём строчно-кадровой развёртки лазерного луча по поверхности исследуемого объекта и регистрации при этом отраженного света (Рис.8).

В настоящее время практически используются лазерные телевизионные микроскопы, предназначенные для использования в технологии микроэлектроники. Они позволяют осуществлять наблюдение на экране видеомонитора как обычное изображение поверхности кристалла ИМС, образующееся рассеянным на объекте светом, так и внутреннее изображение активных компонентов ИМС, являющееся результатом проявления внутреннего фотоэффекта, вызванного поглощением интенсивного лазерного излучения (Рис.9). Это изображение несет информацию о состоянии полупроводниковых структур и позволяет проанализировать отказы, возникающие внутри полупроводникового кристалла ИМС, бесконтактным способом с использованием своеобразного лазерного щупа-зонда.

Рис.7. Принципиальная схема телевизионного микроскопа с бегущим пятном:

1 - ЭЛТ с бегущим пятном; 2 - полупрозрачное зеркало (светоделитель); 3 - окуляр микроскопа; 4 - объектив; 5 - зеркало; 6 - объект контроля; 7 - ФЭУ; 8 - электронная система; 9 - ВКУ; 10 - реперная координатная сетка (эталонная шкала); 11 - электронный блок с фотоприёмником, корректирующий абберации микрообъектива и нелинейность развёртки

В основу данного метода неразрушающего контроля заложен процесс оптической генерации свободных носителей заряда в полупроводнике. При поглощении света с энергией кванта, превышающей ширину запрещённой зоны, в поверхностном слое полупроводника возникают свободные носители заряда обоих типов.

Рис.8. Схема лазерного сканирующего микроскопа:

1-лазер; 2-вертикальный и горизонтальный дефлекторы (качающиеся зеркала); 3-электропривод дефлекторов; 4-оптическая система (обращённый микроскоп); 5-исследуемая микросхема; 6-предметный столик; 7-электронный блок обработки видеосигнала; 8-ВКУ; 9-генератор развёрток; 10-ФЭУ

Рис.9. Фотоответное изображение планарного транзистора в кристалле ИМС:

а - внешняя световая микрофотография n-p-n-транзистора; б - фотоответное изображение перехода база-эмиттер при обратном включении (переход заперт) с напряжением UБЭ=-0,01 В; в - UБЭ=-0,16 В

Если вблизи от области генерации находится потенциальный барьер любого происхождения (например, p-n-переход, барьер Шотки, граница поверхности), то избыточные электроны и дырки, дошедшие в результате диффузии до этого барьера, под действием внутреннего поля разделяются и двигаются в противоположных направлениях. При этом во внешней цепи возникает фото-ЭДС или фототок. С приближением светового зонда к области барьера фотоответ увеличивается пропорционально числу разведённых полем носителей и достигает максимума при освещении области объёмного заряда потенциального барьера.

Если сканировать поверхность полупроводниковой структуры оптическим зондом и регистрировать в каждой точке фототок, то картина распределения фототока, так называемое фотоответное изображение структуры, будет отражать расположение p-n-переходов и других потенциальных барьеров, что позволяет визуализировать различные дефекты активных элементов ИМС (рис.10). Этот метод может эффективно применяться для контроля состояния активных элементов (прямое и обратное включение транзисторов, логическое состояние триггеров) (рис.11). В сложных ИМС при снятии сигнала фотоответа в общей цепи характер фотоответного изображения элемента определяется не только его собственным состоянием, но и взаимосвязями с другими элементами (12). При этом появляется возможность получить информацию о состоянии практически всех активных элементов, доступ электрических зондов к которым практически затруднён или невозможен.

Рис.10. Фотоответное изображение транзисторов в фотоматрице (а):

б - годный транзистор; в, г - дефектные транзисторы

Рис.11. Фотоответное изображение транзисторов при прямом (а) и обратном (б) смещении и фотоответное изображение активных элементов триггера (в)

Рис.12. Принципиальная схема адресного формирователя БИС ЗУ (а) и его фотоответное изображение при пониженном (б) и нормальном (в) напряжении питания

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. - М.: Радио и связь, 2005. - 256 с.

2. Технические средства диагностирования: Справочник / Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 2005. - 672 с.

3. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. - Справочник. В 2-х кн. / Под ред. В.В. Клюева - М.: Машиностроение, 2006.

4. Г.А. Кейджян. Прогнозирование надежности микроэлектронной аппаратуры на основе БИС. - М.: Радио и связь, 2002.









 
 
Показывать только:


Портфель:
Выбранных работ  


Рубрики по алфавиту:
АБВГДЕЖЗ
ИЙКЛМНОП
РСТУФХЦЧ
ШЩЪЫЬЭЮЯ

 

 

Ключевые слова страницы: Измерительный контроль в оптической микроскопии | реферат

СтудентБанк.ру © 2014 - Банк рефератов, база студенческих работ, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам, а также отчеты по практике и многое другое - бесплатно.