Meine ersten REM Bilder

[Markus1201]

Hallo!

Ich bin unlängst das erste mal vor einem Rasterelektronenmikroskop gesessen und habe Aufnahmen eines integrierten Schaltkreises erstellt. Die Schaltung ist uralt (SN74LS47A von Texas Instruments) und der Die ist schmutzig/korrodiert.





Viele Grüße
Markus

[Oecoprotonucli]

Hallo Markus,

ja, REM ist auch schick, was?! Ein Maßtabsbalken wäre noch ganz hilfreich... Und nach Belieben Angaben zur Technik/Vorgehensweise...

Besten Gruß

Sebastian

[Markus1201]

Hallo!

Ein Maßtabsbalken wäre noch ganz hilfreich... Und nach Belieben Angaben zur Technik/Vorgehensweise...

Es handelt sich um ein rund 20 Jahre altes Personal SEM von Aspex / RJ Lee Group. Die Bilder wurden mit 20 kV Beschleunigungsspannung unter Verwendung des Sekundärelektronendetektors erstellt. Für die Ansteuerung hab ich eigene Adapter und Plugins für MicroManager geschrieben. Die Vergrößerung ist lediglich 500-fach und der Pixelabstand beträgt 238.6 nm.

Viele Grüße
Markus

[Oecoprotonucli]

...und wird der Chip vorher irgendwie beschichtet / besputtert? Oder ist so etwas bei dem Material (woraus ist der, Silizium?) nicht nötig?

Pixelabstand: Du magst wohl verschlüsselte Botschaften  ? Wieviele Pixel hat denn eine Bildseite (und sind Die Bilder quadratisch?)?

Viele Grüße

Sebastian

[abbeköhl]

Hallo Markus,

Ich bin zur Zeit selber auch am Wafer anschauen. Da ist es für mich um so interessanter deine Bilder zu sehen.  
Ich hoffe es gibt noch mehr davon. Vielen Dank fürs zeigen.

Herzliche Grüsse aus der Schweiz,,,   Reto

[Markus1201]

Hallo!

...und wird der Chip vorher irgendwie beschichtet / besputtert? Oder ist so etwas bei dem Material (woraus ist der, Silizium?) nicht nötig?

In diesem Fall wurde keine leitende Schicht aufgetragen. Dazu müsste man zuerst das Siliziumoxid abtragen, sonst hätte man nur eine relativ ebene Fläche.

Pixelabstand: Du magst wohl verschlüsselte Botschaften  ? Wieviele Pixel hat denn eine Bildseite (und sind Die Bilder quadratisch?)?

Die Bilder sind 2048 Pixel im Quadrat, was einer Kantenlänge von ca. 488,7 µm entspricht.

Viele Grüße
Markus

[Eckhard]

Hallo Markus,

verlänger besser den Scanspeed. Du hast noch sehr viel Rauschen in Deinem Signal.

Herzliche Grüsse,
Eckhard

[Markus1201]

Hallo!

verlänger besser den Scanspeed. Du hast noch sehr viel Rauschen in Deinem Signal.

Das hab ich versucht, aber das Ergebnis wurde nicht mehr so viel besser als das sich der Zeitaufwand gelohnt hätte. Ich kann nicht sagen ob bei nicht beschichteten Proben überhaupt bessere Ergebnisse erreicht werden können.

In der Zwischenzeit haben wir eine kleinere Blende installiert und den Arbeitsabstand verringert. Bald wird sich zeigen ob die Bilder jetzt in irgendeiner Hinsicht besser werden.

Viele Grüße
Markus

[Eckhard]

Hallo Markus,

Wie lange hat denn der Scan eines der oben gezeigten Bilder gedauert?

Herzliche Grüsse,
Eckhard

[Markus1201]

Hallo Eckhard!

Wie lange hat denn der Scan eines der oben gezeigten Bilder gedauert?

Ein Bild hat ca. 90 Sekunden gedauert. Ich hab 36 davon aufgenommen um den gesamten Chip abzubilden. Bei höherer Vergrößerung und daher mehr Bildern, würde die Zeit dann schon deutlicher ins Gewicht fallen. Wie gesagt, das rauschen könnte auch aufgrund der nicht optimalen Materialeigenschaften auftreten und ich weiß nicht ob es generell besser sein sollte.

Viele Grüße
Markus

[Peter V.]

Hallo,

was mir (als im REM-Thema komplett Ahnungslosem) auffällt, ist, dass die unteren Strukturen durch die darüberliegenden Leiterbahnen hindurch abgebildet werden. Ist das beabsichtigt? Sehe ich es richtig, dass mit weniger KV das Bild kontrastreicher gewesen wäre und man dafür die unteren Strukturen nicht mehr gesehen hätte? In der Röntgentechnik gibt es den Spruch "KV macht grau" - sprich, je höher die Röhrenspannung, desto grauer und flauer das Bild.

Herzliche Grüße
Peter

[Markus1201]

Hallo!

Was mir (als im REM-Thema komplett Ahnungslosem) auffällt, ist, dass die unteren Strukturen durch die darüberliegenden Leiterbahnen hindurch abgebildet werden. Ist das beabsichtigt? Sehe ich es richtig, dass mit weniger KV das Bild kontrastreicher gewesen wäre und man dafür die unteren Strukturen nicht mehr gesehen hätte? In der Röntgentechnik gibt es den Spruch "KV macht grau" - sprich, je höher die Röhrenspannung, desto grauer und flauer das Bild.

Viel Ahnung hab ich auch noch nicht aber es war beabsichtigt, dass man alle Ebenen sehen kann. Das Problem ist wahrscheinlich die vom Material nicht optimal geeignete Probe. Alle Schichten sind in optisch transparentem aber nicht leitenden Stoffen eingebettet und davon bedeckt.

Viele Grüße
Markus

[Eckhard]

Hallo,

... dass die unteren Strukturen durch die darüberliegenden Leiterbahnen hindurch abgebildet werden. Ist das beabsichtigt? Sehe ich es richtig, dass mit weniger KV das Bild kontrastreicher gewesen wäre?

Das ist richtig beobachtet. Der Strahl dringt tief ein und die Sekundärelektronen kommen auch aus tieferen Schichten. Was Peter als kontrastreicher empfindet, ist eine Abbildung mit mehr Oberflächeninformationen. Man kann jedoch leider die Beschleunigungsspannung nicht beliebig reduzieren. Der Strahl wird bei Geräten mit Wolfram Kathode schnell instabil.



Ich war mal so frei, das Bild etwas zu entrauschen

Herzliche Grüsse,
Eckhard

[wilfried48]

Hallo,

was mir (als im REM-Thema komplett Ahnungslosem) auffällt, ist, dass die unteren Strukturen durch die darüberliegenden Leiterbahnen hindurch abgebildet werden. Ist das beabsichtigt? Sehe ich es richtig, dass mit weniger KV das Bild kontrastreicher gewesen wäre und man dafür die unteren Strukturen nicht mehr gesehen hätte? In der Röntgentechnik gibt es den Spruch "KV macht grau" - sprich, je höher die Röhrenspannung, desto grauer und flauer das Bild.

Herzliche Grüße
Peter

Lieber Peter,

der Vergleich mit der Röntgentechnik trifft beim REM nicht zu, da das REM ja nicht in Durchstrahlung arbeitet. Da muss man schon eher mit dem TEM
vergleichen und da trifft dann auch zu, dass das Bild mit mit kleinerer Durchstrahlungsenergie der Elektronen kontrastreicher wird.

Beim REM kommt (wenn man mit den Sekundärelektronen arbeitet) die Bildinformation nur aus der unmittelbaren Nähe zur Oberfläche bis ca. max. 100 nm Tiefe. Die vergrabenen Strukturen im Bild von Markus, die ja teilweise bis einige µm Tiefe (z.b. unter den µm dicken Kontaktbahnen) liegen sieht man deshalb, weil sie die Oberfläche in ihrem Relief beeinflussen (Änderung der Sekundärelektronenausbeute durch Neigungswinkel und Kanten) und somit einen sogenannten Reliefkontrast erzeugen.
Wenn man Information direkt aus den vergrabenen Strukturen erhalten wollte (z.B. Materialkontrast) so müsste man mit den sogenannten Rückstreuelektronen arbeiten. Da diese aber dann auch aus der sogenannten Streubirne mit einer Grösse im µm Bereich kommen, wäre diese Information auch nur mit einer Auflösung im µm Bereich zu gewinnen also nicht besser als beim Lichtmikroskop.

Ein moderenes REM hat daher immer mehrere Detektoren für unterschiedliche Informationen. In dem Feldemissions REM von Eckhard ist mit der Feldmissionskathode einer Immersionslinse für niedrige Strahlspannung und einem "inlens" Detektor das feinste verbaut, was es derzeit gibt.
Ich schätze mal, dass er das immer noch etwas verrauschte Bild, für das Markus 90 sec Registrierzeit hat, in gleicher Qualität sogar als "live Bild"
darstellen könnte.

viele Grüsse
Wilfried

[Eckhard]

Lieber Wilfried,

Mein REM lässt Dir ausrichten, Danke für die Blumen Ja, ich kann tatsächlich recht annehmbare Bilder als Live Bild darstellen.

Ich habe hier mal die Eindringtiefe der Primärelektronen am Beispiel Eisen rausgesucht:

1 kV --> 0,01 mikrometer
5 kV --> 0,16 mikrometer
15 kV --> 0,99 mikrometer
30 kV --> 3,1 mikrometer

Die Formel für die Berechnung ist in diesem Vortrag auf Folie 12:
http://cma.tcd.ie/misc/Scanning_electron_microscope.pdf

Herzliche Grüsse,
Eckhard