SU1074239A1 - Сканирующий лазерный микроскоп - Google Patents

Сканирующий лазерный микроскоп Download PDF

Info

Publication number
SU1074239A1
SU1074239A1 SU823422676A SU3422676A SU1074239A1 SU 1074239 A1 SU1074239 A1 SU 1074239A1 SU 823422676 A SU823422676 A SU 823422676A SU 3422676 A SU3422676 A SU 3422676A SU 1074239 A1 SU1074239 A1 SU 1074239A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
laser
polarization prism
polarizer
scanner
amplifier
Prior art date
Application number
SU823422676A
Other languages
English (en)
Inventor
В.С. Саркисян
Original Assignee
Предприятие П/Я Ю-9733
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Ю-9733 filed Critical Предприятие П/Я Ю-9733
Priority to SU823422676A priority Critical patent/SU1074239A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1074239A1 publication Critical patent/SU1074239A1/ru

Links

Abstract

СКАНИРУКЩИЙ ЛАЗЕРНЫЙ МИКРО СКОП дл  вы влени  дефектов полупро водниковых структур, содержащий лазер и установленные последовательно по ходу излучени  сканер, микроопти ку и электронный блок;,Ьключающий ус литель фотоответа и электронно-лзгче трубку, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диагностических возможностей, в него дополнительно введены второй лазер. 6 7 пол ризационна  призма, электроопти-: ческа   чейка и пол ризаторы, в электрический блок введены логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад, преобразователь и генератор пр моугольных импульсов, причем пол ризационна  призма установлена между первым лазером и сканером, так что ее рабоча  грань проходит через точку пересечени  оптических осей пер вого и второго лазеров, первый пол ризатор - между первым лазером и пол ризационной призмой, электрооптическа   чейка и второй пол ризатор ус тановлены последовательно между пол ризационной призмой и сканером, третий пол ризатор - между пол ризационной призмой и вторым лазером, выход генератора пр моугольных импульсов подключен к электрооптической  чейке, а логарифмический усилитель, дифференцирующий -.каскад и преобразователь последовательно подсоединены между усилителем фотоответа и электронно-л5 евой трубкой.

Description

1 Изобретение относитс  к измерител рой технике,в частности к оптоэлекронным устройствам контрол  качест незагерметизированных полупроводни ковых приборов и структур. Известно устройство 1 дл  вы  лени  дефектов полупроводниковых приборов и структур по фотоответно изображению, полученному при зонди ровании образца сканирующим светов лучом. Устройство содержит формировател светового растра, фокусирующую микрооптику , усилитель фотоответного сигнала и электронно-лучевую трубку дл  индикации фотоответного изображени . Недостатком этого устройства  вл етс  невозможность анализа двумерного распределени  физических параметров полупроводников. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  сканирующий лазерньм микроскоп , содержащий лазер и установленные последовательно по ходу излучени  сканер и микрооптику и элек ронньй блок, включающий усилитель фотоответа и электронно-лучевую труб ку. Дефектоскопию указанным устройством осуществл ют качественно путем визуального сравнени  фотоответного изображени  годной структуры с фотоответным изображением исследуемой структуры Г2. С помощью этого устройства невоз можно получить двумерное распределение характерного физического параметра полупроводника., вы сн ющего роль поверхностных  влений при образовании дефектов, что уменьшает его диагностические возможности. Цель изобретени  - расширение диагностических возможно.стей сканирующего лазерного микроскопа. С этой целью в известный сканируюп;ий лазерньй микроскоп, содержащий лазер и установленные последова тельно по ходу излучени  сканер и микрооптику и электронньй блок, включающий усилитель фотоответа и электронно-лучевую трубку, дополнительно введены второй лазер, пол ри задионна  призма, электрооптическа   чейка и пол ризаторы, в электронный блок введены логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад, преобразователь и генератор пр моугольных импульсов, причем пол ри392 . зационна  призма установлена между первым лазером и .сканером, так что ее рабоча  грань проходит через точку пересечени  оптических осей первого и второго лазеров, первьй пол ризатор - между первым лазером и пол ризационной призмой, электроннооптическа   чейка и второй пол ризатор установлены последовательно между пол ризационной призмой и сканером, третий пол ризатор - между пол ризационной призмой и вторым лазером, выход генератора пр моугольных импульсов подключен к элект рооптической  чейке, а логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад и преобразователь последовательно подсоединены между усилителем, фотоответа и электронно-лучевой трубкой Сущность изобретени  по сн етс  чертежом, на котором показана схема предложенного сканирующего лазерного микроскопа. Устройство содержит лазеры 1, 2, отличаюгциес  по длине волны излучени  пол ризаторы 3, 4, 5j пол ризационную призму 6, электроннооптическую  чейку 7, сканер 8, микрооптику 9, усилитель 10 фотоответа, логариф мический усилитель 11, диффе.ренцирующий каскад 12, преобразователь 13, электронно-лучевую трубку 14, генератор 15 пр моугольных импульсов. Сканирующий лазерньй микроскоп работает следующим, образом. Лучи от лазера 1 и 2 проход т через пол ризаторы 3 и 4 соответственно , совмещаютс  пол ризационной призмой 6, при этом направлени  по- л ризации лучей после призмы взаимно перпендикул рны и совпадают с нап- ; равлени ми ее пол ризаций. Совмещенные лучи проход т через электрооптическую  чейку 7, пол ризатор 5 и развертываютс  в растр сканером 8. Сформированный световой растр фокусируетс  микрооптикой 9 на исследуемьй образец 16, Пол ризационна  призма с электрооптической  чейкой и пол ризатором 5 составл ют модул тор интенсивности дл  проход щих через них лучей, причем при отсутствии напр жени  на  чейке 7 они пропускают только луч одного из лазеров. а при наличии на  чейке полуволнового напр жени  (электрооптическа   чейка при наличии на ней полуволнового напр жени  поворачивает направление пол ризации на 90 ) пропускают излучение другого лазера, задержи ва  при этом луч первого. К электрооптической  чейке подключен выход генератора пр моугольных импульсов 15 с напр жением, равным полуволновому напр жению электрооптической  чейки. Это позвол ет направить на сканер лучи первого и второго лазеров поочередно и в результате этого периодически мен ть длину волны зондирующего излучени . Частота изменени  длины волны совпадает с частотой следовани  импульсов генератора . Последн   св зана с характерными частотами сканировани  так, что за врем  сканировани  разрешаемого элемента на образце зондирующие ,лучи переключаютс  более чем в 10 раз. Последнее условие аналитичес ки выражаетс  следующим образом: Юль iT , где &i- врем  следовани  импульсов генератора пр моугольных импульсов. Т- врем  сканировани  разрешаемого элемента на поверхности образца: частота строк растра, п- число разрешаемых световым п тном элементов на строке. Фотоответный сигнал, индуцированный под действием зондирующего света усиливаетс  усилителем фотоответа 10 и логарифмируетс  логарифмическим усилителем 11. Дифференцирующий каскад фиксирует изменение логарифма фотоответного сигнала, происход щее в результате изменени  длины волны зондирующего света. Преобразователь 13 преобразует Амплитуду изменени  логарифма фотоответного сигнала в квазипосто нный (т.е. посто нный за врем  сканировани  разрешаемого элемента) пропорциональньй сигнал. Таким образом, на электронно-лучевой трубке, развертка которой синхрониз рована с разверткой лазерного луча, регистрируетс  сигнал, пропорционал ньй величине - En Ч, где значение фотостветного сигнала. Далее по кажем, что эта величина пропорциональна скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей зар да в приповерхностной области полупроводника при условии, что световыми лучами осуществл етс  приповерхност на  генераци  носителей, и интенсив ности генерации носителей лучами обеих -длин волн равны. Общее число неравновесных носителей dP в приповерхностном слое полупроводника определ етс  выражением др Ь где G - интенсивность фотоионизации ( G t N , здесь N - мощность зондирующего света в единицах фотон/с, 1, - квантовый выход фотоиониза- - глубина генерации носителей, f - врем  жизни носителей дл  однородного полупроводника -ч где 5 - скорость поверхнос,тной рекойбинации неравновесных носителей;; - диффузионна  длина ( D - коэффициент диффузии). Фотоответный сигнал пропорционален числу неравновесных носителей .p(-i-jj, (4, где К - коэ.ффициент пропорциональнос;ти , завис щий от геометрии исследуемой полупроводнико вой структуры. Предположим, что в данной локальной точке происходит изменение длиньГ волны зондирующего излучени , причем мощность излучени , на новой длине волны такова, что интенсивность генерации носителей не мен етс . Тогда, в соответствий с вьфажением (4), будет происходить изменение фотоответного сигнала. Это изменение св зано с изменение -глубины зондирова-; ни . Вьиислим изменение логарифма фо тоответного сигнала, исход  из выражени  (4) : -(-У ( Дл  приповерхнос ного зондировани  ( О) последнее выражение с учетом соотношений (2) и (3) даст или же s-D4vbI W -0 Поскольку изменение длины волны зондирующего излучени  и происход щее в результате этого изменение глубины зондировани  осуществл етс  за конечное врем , вьфажение (5) можно записать в следующем виде D а Учитыва , что величина  вл е с  посто нной величиной дл  данной установки и конкретного типа образца , из последнего соотношени  получим выражение дл  скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей: где С- посто нна  величина. Следует отметить, что выражение (6) дл  скорости поверхностной рекомбинации  вл етс  правильным, ког да период переключени  длин волн зондирующего излучени  значительно превышает врем  жизни неосновных носителей зар да в полупроводнике ( 4-fc 7 10й)о Таким образом, описанный сканирующий лазерный микроскоп позвол ет зондировать образец в каждой локаль ной точке световым излучением с периодическим переключением длины вол ны излучени . Фотоответный сигнал при этом периодически мен етс  по величине, что  вл етс  результатом изменени  глубины зондировани . Аналогова  система обработки фотоответного сигнала, содержаща  логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад и преобразователь, обрабатьгеает фотоответныйсигнал согласно алгоритму-тт- п D , что в соответствии с соотношением (6) дае величину, пропорциональную скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей. В процессе сканировани  вычисленные значени  скорости прверхностной рекомбинации ре гистрируютс  на электронно-лучевой трубке 14 в виде  ркостного или Y-модулированного изображени . В пе вом случае выход преобразовател  Iвариант: лазер 1 гелий-неоновьй лазер 2 гелий-кадмиевый IIвариант: лазер 1 гелий-неоновый лазер 2 ионный-аргоновый IIIвариант: ионный-аргоновый лазер 1 лазер 2 гелий-кадмиевый 9 подключаетс  к модулирующему злектродгу трубки; при этом на экране трубки формируетс  изображение,  ркость которого в каждой точке пропорциональна скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей на соответствующей точке образца. Во втором случае вместе с пилообразным сигналом к вертикально отклон ющей системе трубки-подаетс  также сигнал с выхода преобразовател , при этом на экране трубки строка в каждой точке смещаетс  пропорционально величине скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей зар да на соответствующей точке образца . Дл  обеспечени  услови  равенства интенсивностей генераций носителей излучени ми обеих длин волн в сканирующем лазерном микроскопе применены пол ризаторы 3 и 4, установленные на пути лучей лазеров 1 и 2 соответственно . Поворотом пол ризаторов 3 и , 4 регулируют интенсивности лучей так, чтобы соблюдалось соотнор1ение - квантовые выходы фотоионизации лучами первбго и второго лазеров соответственно; и мощности излучений лазеров в области зондировани  в единицах фотон/с, Дл  калибровки сканирующего лазерного микроскопа в соответствии с условием (7) вместо образца 16 устанавливаетс  калиброванный фотодетектор и провод тс  измерени  и регулиовка морщостей Лазеров. Условие приповерхностного зондиовани  и необходимое изменение глуины зондировани  вьтолн ют выбором лин волн излучени  лазеров, причем тот выбор осуществл етс  дл  каждоо типа образца отдельно. Так, дл  ремниевых структур примен ют один з нижеперечисленных вариантов подобанньк пар лазеров (Л - длина волны злучени ): 0,63 мкм, 3 мкм. ,44 мкм, Г 0,2 мкм 0,63 мкм, 3 мкм ,55 мкм, 1 мкм ,55 мкм. 1 мкм 7( 0,44 мкм. 0,2 мкм
Дл  полупроводйиковых структур на германиевьк пластинах примен ют два гелий-неоновых лазера, излучающих на длинах волн Д 1,15 мкм ( 1 мкм) и . 7( 0,63 мкм ( ,0,1 мкм) соответственно.
Основным техническим показателем и преимуществом описанного сканирующего лазерного микроскопа  вл етс  его возможность дать двумерное распределение скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей зар да исследуемого полупроводникового образца.
Получение двумерного распределени  скорости поверхностной рекомбинации сканирующим лазерным иикроскопом расшир ет его диагностические возможности, позвол ет оценить роль поверхностных  влений при образовании дефектов и определить чистоту обработки полупроводниковых пластин со структурами.
Расширение диагностических возможностей описанного устройства позвол ет более четко вы снить причины образовани  дефектов и примен ть эффективные меры дл  их устранени . Это приводит к уменьшению технологических потерь, увеличенто выхода годных приборов и, в конечном итоге, снижению себестоимости выпускаемых годных изделий и повьппению их надезкности .

Claims (1)

  1. СКАНИРУЮЩИЙ ЛАЗЕРНЫЙ МИКРОСКОП для выявления дефектов полупроводниковых структур, содержащий лазер и установленные последовательно по ходу излучения сканер, микрооптику и электронный блок (включающий усилитель фотоответа и электронно-лучевую трубку, отличающийся тем, что, с целью расширения диагностических возможностей, в него дополнительно введены второй лазер, поляризационная призма, электроопти-; ческая ячейка и поляризаторы, в электрический блок введены логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад, преобразователь и генератор прямоугольных импульсов, причем поляризационная призма установлена между первым лазером и сканером, так что ее рабочая грань проходит через точку пересечения оптических осей первого и второго лазеров, первый поляризатор - между первым лазером и поляризационной призмой, электрооптическая ячейка и второй поляризатор установлены последовательно между поля- β ризационной призмой и сканером, Тре- в тий поляризатор - между поляризационной призмой и вторым лазером, выход генератора прямоугольных импульсов подключен к электрооптической ячейке, а логарифмический усилитель, дифференцирующий .каскад и преобразователь последовательно подсоединены между усилителем фотоответа й электронно-лучевой трубкой.
    а*
SU823422676A 1982-04-07 1982-04-07 Сканирующий лазерный микроскоп SU1074239A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823422676A SU1074239A1 (ru) 1982-04-07 1982-04-07 Сканирующий лазерный микроскоп

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823422676A SU1074239A1 (ru) 1982-04-07 1982-04-07 Сканирующий лазерный микроскоп

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1074239A1 true SU1074239A1 (ru) 1984-12-30

Family

ID=21006462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823422676A SU1074239A1 (ru) 1982-04-07 1982-04-07 Сканирующий лазерный микроскоп

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1074239A1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5143076A (en) * 1988-12-23 1992-09-01 Tyrone L. Hardy Three-dimensional beam localization microscope apparatus for stereotactic diagnoses or surgery
US5339812A (en) * 1988-12-23 1994-08-23 Medical Instrumentation And Diagnostic Corporation Three-dimensional computer graphics simulation and computerized numerical optimization for dose delivery and treatment planning
US5354314A (en) * 1988-12-23 1994-10-11 Medical Instrumentation And Diagnostics Corporation Three-dimensional beam localization apparatus and microscope for stereotactic diagnoses or surgery mounted on robotic type arm
US5398684A (en) * 1988-12-23 1995-03-21 Hardy; Tyrone L. Method and apparatus for video presentation from scanner imaging sources
US5640496A (en) * 1991-02-04 1997-06-17 Medical Instrumentation And Diagnostics Corp. (Midco) Method and apparatus for management of image data by linked lists of pixel values
US6240308B1 (en) 1988-12-23 2001-05-29 Tyrone L. Hardy Method and apparatus for archiving and displaying anatomico-physiological data in a normalized whole brain mapping and imaging system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство ССС № 390422, кл. В 0.1 N 21/66, 1970. 2. D.E.Sawer, D.W.Berning, D.C.Lewys Laser Scanning of Active Integrated Corwitsand Discrete , Semiconductor Devices Solid State Tecknology. June, 1977, p. 72 (прототип) . (54) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5143076A (en) * 1988-12-23 1992-09-01 Tyrone L. Hardy Three-dimensional beam localization microscope apparatus for stereotactic diagnoses or surgery
US5339812A (en) * 1988-12-23 1994-08-23 Medical Instrumentation And Diagnostic Corporation Three-dimensional computer graphics simulation and computerized numerical optimization for dose delivery and treatment planning
US5354314A (en) * 1988-12-23 1994-10-11 Medical Instrumentation And Diagnostics Corporation Three-dimensional beam localization apparatus and microscope for stereotactic diagnoses or surgery mounted on robotic type arm
US5398684A (en) * 1988-12-23 1995-03-21 Hardy; Tyrone L. Method and apparatus for video presentation from scanner imaging sources
US6240308B1 (en) 1988-12-23 2001-05-29 Tyrone L. Hardy Method and apparatus for archiving and displaying anatomico-physiological data in a normalized whole brain mapping and imaging system
US5640496A (en) * 1991-02-04 1997-06-17 Medical Instrumentation And Diagnostics Corp. (Midco) Method and apparatus for management of image data by linked lists of pixel values

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950010389B1 (ko) 반도체 결함 검출 방법
US4949034A (en) Method for contactless evaluation of characteristics of semiconductor wafers and devices
Wu et al. Dynamic range of an electro‐optic field sensor and its imaging applications
US4464627A (en) Device for measuring semiconductor characteristics
SU1074239A1 (ru) Сканирующий лазерный микроскоп
CN105301097B (zh) 一种激光超声激发与检测系统及其检测方法
US3493754A (en) Multifrequency laser image converter
US6690001B2 (en) THz pulse measurement with an optical streak camera
JPWO2005022180A1 (ja) 半導体デバイスの電界分布測定方法と装置
US5032714A (en) Light waveform measuring device including a streak camera
EP0274508B1 (en) Microscopes
US7002149B2 (en) Delay time modulation femtosecond time-resolved scanning probe microscope apparatus
RU2006987C1 (ru) Способ определения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниковых пластинах
US5071249A (en) Light waveform measuring apparatus
US3039056A (en) Testing of semiconductors
US4238686A (en) Method of analyzing localized nonuniformities in luminescing materials
EP0050475B1 (en) Scanning-image forming apparatus using photo electric signal
EP0344986B1 (en) Electrical signal observing device
CN110186568B (zh) 一种光子混频太赫兹波探测装置
US3072819A (en) Thermal detection method and apparatus
Vakhshoori et al. Integrable optical correlator: Its temporal resolution, spectral response, and power sensitivity
JP3338118B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US4958124A (en) Multi-channel voltage detector
SU853574A1 (ru) Устройство дл определени равномерностиРАСпРЕдЕлЕНи фЕРРОМАгНиТНыХ зЕРЕН ВТВЕРдыХ СиСТЕМАХ
Kasprzak High resolution system for photoresponse mapping of semiconductor devices