Метрология поверхности полупроводниковых структур

Как показывает практика высокое качество образования сегодня невозможно без такого структурно – содержательного компонента, которым являются лабораторные практикумы по различным областям науки. Лабораторные практические занятия являются главным звеном дидактического цикла обучения, они выполняют научные, воспитательные и мировоззренческие функции, вводят студента в творческую лабораторию педагогов [1].

Целью работы является создание модуля для автоматического управления передвижением исследуемых образцов в микроскопе.

Практическая ценность работы заключается в возможности внедрения разработанного лабораторного модуля для контроля поверхности полупроводниковых структур в учебный процесс для проведения лабораторных и практических занятий.

Метрология – это наука о методах и средствах обеспечения измерений и способах достижения необходимой их точности. Главная цель метрологии – это получение информации о свойствах.

Так как в использовании в электронике и в других сферах, пластины полупроводников малы, нанометрология, – исследование наночастиц происходит с помощью мощных микроскопов и специально разработанных ПО.

Чл. – корр. РАН Ю. Соломенцев сформулировал одну из важнейших задач размерной нанометрологии применительно к отдельным деталям: измерение не только параметров шероховатости поверхности, но и отклонений – размеров и абсолютных значений, взаимного положения поверхностей и формы. Для решения этой задачи применяются интеллектуальная компьютерная микроскопия, гетеродинная и гомодинная интерферометрия [2].

По мнению д.т.н. В.Телешевского (МГТУ “Станкин”), проблема размерной нанометрологии применительно к узлам, сборкам и технологическому оборудованию (измерительные приборы и машины, робототехнические системы и обрабатывающие станки) заключается в сертификации и поверке по параметрам динамической и геометрической точности, измерении объемной точности и исходных геометрических параметров с погрешностью измерений в приборо – и машиностроении, нанофотонике и наноэлектронике.

Фундаментом метрологического обеспечения нанотехнологий служит эталон единицы длины в диапазоне 1 мкм – 1 нм, полученный с использованием растровой электронной и зондовой микроскопии, а также лазерной интерферометрии [3].

Суммируя вышесказанное, следует отметить:

Сформированные на основе шаговых структур тест – объекты нанорельефа имеют характерные большие углы наклона боковых стенок и трапециевидные профили. Размеры элементов структур, в т.ч., ширина линии, аттестовываются в нанометровом диапазоне.

Для обеспечения единства измерений необходимы не только методологические комплексы обработки результатов и решения обратных задач с комплектом стандартных образцов для всех диапазонов измерений, но и принципы проектирования и создания зондов с учетом существующих механизмов их взаимодействия с объектом измерений.

Применение приборов с нанокапиллярной системой сканирования, в наноиндустрии наряду с идентификацией параметров зонда и их динамическим мониторингом в процессе измерений и калибровки приборов предполагает формирование стандартных методик измерения.

Состояние поверхности полупроводниковых структур играет важную роль на работоспособность электрических приборов. Поэтому и необходим контроль поверхности полупроводниковых структур специальными модулями, которые позволяют снизить затраты и улучшить качество выпускаемой продукции.

Состояние поверхности полупроводника и граница его раздела с другими веществами чрезвычайно важны как для самого процесса изготовления полупроводниковых приборов, так и для его последующей работы с необходимыми характеристиками.

Автоматическое управление передвижением исследуемых образцов в микроскопе подразумевает в себе модернизирование существующего модуля, и создание кода программы, для автоматического управления ручного двухкоординатного предметного столика. Что позволит более эффективно рассматривать образцы, в данном случае полупроводниковые пластины и феррито - гранатовые плёнки, тем, что контроль поверхности будет проходиться абсолютно по всей площади исследуемого образца, что не позволит упустить какую - либо микроскопическую площадь с дефектом. Исследовать поверхность таким образом можно не только вышеизложенные материалы, а все, что рассматриваются под микроскопом. Модернизирование обычного микроскопа позволит более качественно и удобнее осматривать поверхность какого-либо предмета, во-первых, не нужно вручную заниматься передвижением предметного столика или образца, что позволит не упустить какой-либо дефект в микроскопическом отклонении от просмотра, во-вторых, изображение идет на персональный компьютер, как в режиме реального времени, так и сохраняется в памяти. Благодаря программе в ПК, можно придавать еще увеличение и «играть» с эффектами, для более точного подчеркивания какого-либо участка. Конечно, такие установки есть на крупных специализированных предприятиях, в медицине и в государственных службах, и они более совершенны, лучше. И соответственно стоят очень дорого, данную же установку, которая описана в данном материале, можно собрать в бюджетном варианте, пригодную для использования студентами в лабораторных практикумах.

Передвижение столика осуществляют два двухшаговых двигателя, к которым посылается направление движения и скорость оборотов с помощью программного кода посредством микроконтроллера. Огромный плюс данной модернизированной установки заключается в том, что у устройства есть уже автоматическая база, которая с помощью программного кода и шаговых двигателей – осуществляет необходимое перемещение в плоскости. Таким образом, можно установить насадку или лазер с высокой частотой (достаточной для выжигания на поверхности дерева или легкого металла) и использовать как мини – станок с ЧПУ. То есть, подставка будет передвигаться по той траектории, которую задаст программный код. Но т.к. предметный двухкоординатный столик микроскопа – оснащен двумя двухшаговыми двигателями, и передвигается только по параллельно – перпендикулярным направлениям, понадобятся небольшие доработки, дабы движение сделать и по эллиптическим направлениям (что больше подходит для фрезеровки, гравировки).

Состояние поверхности полупроводниковых структур играет важную роль на работоспособность электрических приборов. Поэтому и необходим контроль поверхности полупроводниковых структур специальными модулями, которые позволяют снизить затраты и улучшить качество выпускаемой продукции, а также