Реферат: Микроинтерферометрия для контроля и оценки трехмерных дефектов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Микроинтерферометрия для контроля и оценки трехмерных дефектов

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 877 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ


Кафедра ЭТТ







РЕФЕРАТ

На тему:

«Микроинтерферометрия для контроля и оценки трехмерных дефектов»













МИНСК, 2008


Для контроля рельефа поверхности и оценки размера трёхмерных дефектов на поверхности наиболее пригодны методы интерферометрии. Основным прибором, использующим интерферометрический принцип при измерениях высоты, глубины, профиля элементов микроструктур и толщины плёнок, является широко известный микроинтерферометр Линника МИИ-4 (рис.1), принцип действия которого основан на сравнении световых волн, получаемых при отражении когерентных пучков света от контролируемой и эталонной поверхностей.

Свет от источника 1 проходит через конденсор 2 и диафрагму 3. Зеркало 4 делит его на два когерентных пучка, один из которых фокусируется объективом 5 на эталонное зеркало 6, а другой объективом 5' на контролируемую поверхность 7. После отражения от эталона и изделия пучки проходят через те же элементы схемы и фокусируются линзой 8 в плоскости диафрагмы 9, в которой с помощью окуляра 10 наблюдают интерференционную картину 11 взаимодействия эталонного и рабочего пучков света. При этом наблюдают чередующиеся светлые и тёмные полосы интерференции, искривлённые в соответствии с профилем исследуемой поверхности. Кривизну полос измеряют, например, с помощью окуляр-микрометра. Она является количественной характеристикой микронеоднородностей поверхности изделия: искривление на одно расстояние между одноцветными полосками соответствует глубине или высоте дефекта, равной одному периоду световых колебаний или в линейном размере ? - длине волны используемого света.

Рис. 1. Оптическая схема микроинтерферометра Линника:

1 - осветитель; 2 - конденсор; 3,9 - диафрагмы; 4 – светоделительное полупрозрачное зеркало; 5,5' - микрообъективы; 6 - эталонное зеркало; 7 - исследуемая поверхность; 8-10 - окуляр; 11 - наблюдаемая интерферограмма

Интерференционным способом производится измерение неплоскостности стеклянных пластин фотошаблонов. Этому способствует высокая чистота поверхности стекол, позволяющая получить чёткую интерференционную картину. Этим способом исследуется поверхность полированных полупроводниковых пластин. Для этого используют призменный интерферометр, изображённый на рис.2. С его помощью может быть измерена неплоскостность (прогиб) пластин и некоторые поверхностные дефекты.

Рис. 2. Схема призменного интерферометра:

1 - полупроводниковая пластина; 2 - стеклянная призма; 3 - экран (матовое стекло); 4 - лазер; 5,6 - коллиматор; 7 - регулировочный винт; 8 - вакуумный прижимной столик

Интерференционная картина выводится на телевизионный экран (рис. 3). Отклонение определяется по числу интерференционных полос (колец) на экране телевизионного интерферометра (рис. 4).



Рис. 3. Интерферограммы на экране телевизионного интерферометра


Рис. 4. Внешний вид цифрового телевизионного интерферометра Zygo Mark II


Контроль толщины диэлектрических плёнок интерференционными методами. В технологии производства ИС для ЭА и СМЭ на основе кремния операция термического окисления стоит на первом месте в цепи технологических операций по созданию топологического рисунка. Далее в ходе изготовления ИС эта операция повторяется несколько раз. Толщина слоя диэлектрика редко превышает 1 мкм и обычно находится в пределах 0,1-0,6 мкм. Учитывая задачу контроля толщины, следует отметить, что стабилизация скорости термических процессов осаждения плёнок технически сложна, и если возможна, то при наличии сигнала обратной связи, информирующего о наращиваемой толщине. С учётом высоких температур и кислородной среды наиболее перспективными для указанных процессов являются неконтактные оптические способы измерений, использующие явление интерференции в плёнке: метод отражательной интерференции с автоматическим отсчётом толщины плёнки и с визуальным цветовым контролем.

Метод отражательной интерференции основан на регистрации интерференции отраженных от подложки с пленкой когерентных лучей света с известной длиной волны и определении толщины наносимой пленки по интенсивности суммарного светового потока. Он заключается в следующем. На поверхность подложки с плёнкой направляется луч света от монохроматического источника (обычно лазера). На поверхности раздела «окружающая среда - плёнка - подложка» луч претерпевает отражение и преломление (рис. 5).

Отражённый от поверхности плёнки луч I1 и вышедший из неё луч I2 имеют оптическую разность хода, пропорциональную удвоенной толщине контролируемой плёнки

?S = n2(AD+DC) - n1BC ~ 2h .

При нормальном падении луча I0

?S = 2hn2 .

Для первого гашения выходного пучка света в результате интерференции лучей I1 и I2 необходимо условие

?S = ?/2 ,

откуда можно определить толщину плёнки:

h = ?/4n2 .



Рис. 5. Ход лучей в системе «плёнка-подложка» при измерении толщины плёнки

Это лежит в основе принципа действия лазерного интерференционного прибора для контроля толщины диэлектрических плёнок в процессе их нанесения (рис. 6). Суммарный оптический сигнал после интерференции этих лучей в процессе роста плёнки будет иметь осциллирующую форму (рис.7). Этот сигнал регистрируется и преобразуется в электрический с помощью фотоприёмника. Процесс наращивания диэлектрического слоя контролируют по зависимости I=f(t), которая регистрируется либо самописцем, либо графическим дисплеем с памятью. Толщине наносимой плёнки, соответствующей расстоянию между двумя экстремальными точками экспериментальной зависимости I=f(t), будет соответствовать разность хода лучей I1 и I2, на которой укладывается половина длины волны используемого монохроматического излучения. Отсчитывая временной интервал от начала процесса и зная длину волны источника излучения и показатель преломления n2, по кривой I=f(t) можно регистрировать текущее значение толщины наносимой на подложку плёнки.


Рис. 6. Оптическая схема лазерного интерференционного прибора для контроля толщины диэлектрических плёнок:

1 - лазер; 2 - оптическое окно; 3 - трубчатый реактор; 4 - зеркало; 5 - пластина; 6 - ВЧ-индуктор; 7 - графитовый нагреватель; 8 – фотоприёмник



Рис. 7. Интенсивность излучения, отражённого от кремниевой пластины в ходе наращивания плёнки Si3N4

t1 - начало наращивания; t2 - окончание наращивания; ?t - временной интервал, соответствующий шагу ?/4n2


Визуальный цветовой метод контроля. Цветовой метод контроля основан на свойстве тонких прозрачных плёнок, нанесённых на отражающую подложку, изменять свой цвет в зависимости от толщины. В основе этого свойства лежит интерференция световых лучей, отражённых от границы раздела «окружающая среда-плёнка» и «плёнка-подложка», усиливающая световые лучи определенного цвета и гасящая лучи света другого цвета.

Данный метод нашёл широкое применение в микроэлектронном производстве благодаря простоте и оперативности контроля. Особенно эффективным цветовой метод является в условиях массового производства при известном технологическом режиме наращивания плёнки. Контроль производится на воздухе после изъятия полупроводниковых пластин из технологической камеры при воспроизводимых условиях освещения и наблюдения.

Условие существования интерференционных максимумов в отражённом свете, определяющих цвет пластин с плёнкой, будет следующим:

2hn2 = p? ,

где p = 1,2,3 и т.д. - порядок интерференции.

Если в пределах одного и того же порядка интерференции плёнка изменяет свою толщину на ?h, то длина волны л, соответствующая максимуму отражения, сместится на ??, т.е.

2n2(h+?h) = p(?+??) .

Из этих выражений следует, что

??/? = ?h/h .

Ощущаемый глазом цветовой интервал соответствует в среднем 30 нм. Тогда для зелёного цвета (?=550 нм) получим ?h/h=30/550=0.054, т.е. визуальный цветовой метод контроля толщины может иметь относительное разрешение по толщине порядка 5 %.

В таблице 1 приводится зависимость цвета термически выращенной плёнки SiO2 от её толщины.

При изменении технологии наращивания плёнки цветовая толщина должна быть экспериментально перепроверена и при необходимости откорректирована. Этот же метод применяется и для контроля плёнок фоторезиста.


Табл. 1



Голографическая интерферометрия. Современная технология МЭ требует тщательного контроля геометрических параметров изделий как непосредственно в процессе их изготовления, так и после (на стадии выходного контроля). Размерному контролю подвергаются и заготовки будущих изделий. При этом необходимо контролировать размеры и форму изделий, выявлять наиболее нагруженные участки на изделии во время их обработки или эксплуатации, приводящие к механическим деформациям, определять возникающие в них внутренние дефекты. При решении подобных задач нежелательно (или невозможно) расчленять изделие или даже касаться его какими-либо щупами или шаблонами. Эта задача должна решаться с использованием методов бесконтактного (неразрушающего) контроля изделий. Одними из таких методов является голография и голографическая интерферометрия.

Голографические измерения по принципу действия являются многоступенчатым процессом: вначале регистрируется голограмма объекта, затем восстанавливается его изображение, а количественная информация получается в результате обработки полученного изображения. Способ регистрации и последующего восстановления изображения объекта основан на интерференции двух волн: волны отражённой или прошедшей через изделие (предметной волны En) и когерентной с ней опорной волны EO с известным распределением фаз

E2? = E2n + E2O + 2EnEOcos(?n-?O).

Образовавшаяся интерференционная картина регистрируется на фотопластинке (или другой регистрирующей среде). Проявленная фотопластинка с зарегистрированной интерференционной картиной называется голограммой. Для восстановления исследуемого объёмного изображения на голограмму необходимо направить волну, совпадающую с опорной волной при записи. Восстановленное изображение, являющееся точной копией исследуемого изделия, обладает всеми свойствами изображения, которые присущи оригиналу.

При встрече опорной и предметной волн в пространстве образуется система стоячих волн, максимумы которых соответствуют зонам, где интерферирующие волны находятся в одной фазе, а минимумы - в противофазе. Для точечного опорного источника O2 и точечного предмета O1 поверхности максимумов и минимумов амплитуд световых колебаний представляют собой систему гиперболоидов вращения (рис. 2).

В схеме получения голограмм, предложенной Габором (на рис. 8, поз.1), опорный источник и предмет находятся на одной оси перед фотопластинкой. Такая голограмма называется однолучевой, т.к. используется один пучок света, часть которого рассеивается предметом и образует предметную волну, а другая часть, прошедшая через объект без искажений - опорную волну.

В двулучевой схеме Лэйта и Упатниекса (на рис. 8, поз.2) наклонный опорный пучок формируется отдельно. Схему, в которой опорный и предметный пучки падают на фотопластинку с разных сторон, впервые предложил Ю.Н.Денесюк (на рис. 8, поз.3). Такие голограммы называют также отражательными, а схему Денесюка - схемой со встречными волнами.

Рис. 8. Схемы расположения фотопластинки при получении голограмм различными способами:

1 - расположение фотопластинки в схеме Габора, 2 - в схеме Лэйта и Упатниекса, 3 - в схеме Денесюка; O1 - точечный объект, O2 – точечный источник света


На рис. 9 изображены основные оптические схемы записи и восстановления голограмм. В однолучевой схеме опорная волна формируется из волны, не претерпевшей рассеяния при прохождении через объект. В двулучевой схеме и в схеме со встречными волнами предметные и опорные волны разделены в пространстве и падают на регистратор под разными углами.

В голографических измерениях нашёл широкое применение метод голографической интерферометрии, который позволяет регистрировать и осуществлять прямые измерения геометрических изменений на объекте (деформаций в результате каких-либо внешних воздействий) с точностью до ?/10, где ? - длина волны света. В основе регистрации таких малых деформаций лежит метод двойной экспозиции, когда на голограмме в различные моменты времени регистрируются два состояния изделия

I1=E2n + E2O +2EnEOcos??1

I2=E2n + E2O +2EnEOcos??2 .

При одинаковом времени экспозиции прозрачность полученного негатива по амплитуде определяется как

I = I1 + I2 = 2(E2n + E2O) + 2EnEO(cos??1+cos??2) .

Малейшее изменение формы объекта из-за деформации в промежутке между двумя экспозициями изменяют фазу предметной волны. При восстановлении результирующей голограммы два восстановленных изображения интерферируют, образую голографическую интерферограмму. На результирующем восстановленном изображении изделия появляются интерференционные полосы, характеризующие изменение объекта между экспозициями.

Недостатком такого метода является то, что контроль осуществляется не в реальном масштабе времени.

Свободным от этого недостатка является метод получения интерферограмм, когда предметная волна от реального объекта интерферирует с волной, восстановленной с голограммы объекта в начальном состоянии (эталонной голограммы). Изменяющиеся во времени интерференционные картины, наблюдаемые непосредственно на самом объекте, регистрируются в этом случае с помощью фото- или теле-аппаратуры, что позволяет изучать нестационарные процессы в объекте, которые могут являться следствием возникающих деформаций в объекте (механические усилия, изменение температуры на объекте, давления в окружающей среде и т.д.).


Рис. 9. Двулучевая (а), однолучевая (б) схемы голографирования и схема со встречными волнами (в); г - схема восстановления изображений;

1 - источник излучения; 2 - светоделитель; 3 - объектив; 4 - отражатели; 5 - исследуемое изделие; 6 - фотопластинка; 7 - голограмма; 8 – мнимое изображение; 9 - действительное изображение; 10 - плоскость приёма изображения


ЛИТЕРАТУРА


1. Давыдов П. С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. - М.:Радио и связь, 2000. - 256 с.

2. Ермолов И.Н., Останин Ю.Я. Методы и средства неразрушающего контроля качества: Учеб. пособие для инженерно-техн. спец. вузов.-М.: Высшая школа, 2002. - 368 с.

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

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

5. Ж.Госсорг. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: Пер. с франц. – М. Мир, 2005. – 416 с.

1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Бывало, идёшь с ребёнком на детскую площадку погулять: тащишь с этажа велосипед, резиновый мяч, пластмассовый автомат, формочки. А он найдёт интересную палочку и всю прогулку царапает ею по асфальту...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Микроинтерферометрия для контроля и оценки трехмерных дефектов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru