СЗМ Раман Нано ИК системы
Модульные СЗМ
Автоматизированные СЗМ
Специализированные СЗМ
 
 

Примеры применений (Архив)

СЗМ исследование CD/DVD дисков.

Компакт-диски форматов CD и DVD в настоящее время являются весьма распространенными носителями информации. Информационными единицами CD/DVD являются так называемые питы (pit) – ямки субмикронных размеров. CD и DVD изготавливаются из поликарбоната  штамповкой. Система пит формируется с помощью содержащей выступы никелевой матрицы. Качество компакт-диски зависит от качества матрицы, поэтому необходимо производить предварительный контроль матриц. 

  

 Рис. 1 Одиночный пит CD, измеренный с помощью СЗМ.

Магнитные свойства никелевогой матрицы и ее большой размер (диаметр 140 мм) создают трудности для осуществления контроля с помощью электронного микроскопа. Имеются также иные устройства для анализа поверхности, основанные на электрических принципах, однако такие измерения не могут визуализировать геометрические характеристики питов. СЗМ является идеальным инструментом анализа геометрических характеристик питов, удовлетворяющим требованиям высокого разрешения, высокой производительности измерений и неразрушающего контроля образцов больших размеров (Рис. 1).

Использование СЗМ в производстве матриц для CD/DVD является перспективным методом контроля качества. СЗМ помогают проверять качество матриц и уменьшают риск появления дефектов. Они дают возможность изучать изменения рельефа матрицы при различных внешних воздействиях, например, при полировке или при ударах. Возможно также изучать изменения рельефа обусловленные нагреванием в процессе штамповки поликарбоната. В процессе производства некоторые участки матрицы контролируются и качество матрицы повышается. Производится также выборочный контроль компакт-дисков.

Методы и оборудование

Как ясно из вышеизложенного возможность измерений образцов больших размеров является основным требованием CD/DVD индустрии к СЗМ. Имеются три основные конфигурации приборов NT-MDT, которые удовлетворяют эти требованиям и обеспечивают эффективный контроль CD/DVD:

  1. СЗМ Solver LS (Рис.2). Моторизованный координатный стол, вакуумный держатель образца размерами до 300 мм в диаметре, оптическая система визуализации и автоматизированный подвод делают этот прибор наиболее удобным для CD/DVD индустрии.
  2. СЗМ Stand Alone SMENA в комбинации со специально разработанным основанием с возможностью установки на нем большеразмерных образцов SMENA base for large sample (Рис. 3). Этот прибор обеспечивает тот же уровень шумов, что и Solver LS. Эта конструкция не включает вакуумный держатель образца и моторизованный координатный столик. По требованию заказчика возможна установка моторизованной системы подвода. Позиционирование образца производится вручную.
  3. СЗМ Stand Alone SMENA со специализированными разнесенными опорами, позволяющими устанавливать CD/DVD между ними. Пользователь должен принять специальные меры для закрепления образца под зондом.

Рис. 2
Рис. 3

Существуют два главных метода проведения измерений рельефа: контактный и прерывисто-контактный. Прерывисто-контактный метод использует колеблющийся с резонансной частотой зонд. При этом образец и острие зонда находятся в контакте только небольшую часть периода колебаний зонда. Это приводит к существенному уменьшению деструктивного влияния капиллярных сил и сил трения. Поэтому прерывисто-контактный метод более пригоден для относительно мягких материалов типа поликарбоната.

Более точные измерения, чем стандартные кремниевые зонды, обеспечивают производимые NT-MDT «вискерные» (whisker) зонды. Отличаются эти зонды от обычных кремниевых тем, что на кончике их острия содержится углеродный усик, играющий роль щупа при проведении измерений. Выращивание углеродных усиков производится с помощью электронного луча, сфокусированного на кончике острия стандартного кремниевого зонда. В фокусе электронного луча происходит осаждение аморфного углерода на кремний и рост углеродного игольчатого образования с высоким аспектным отношением. Вискерные зонды удобны для проведения измерений параметров резких ступеней. Кроме того аморфный углерод является гидрофобным материалом, поэтому на нем не содержится слоя адсорбированной воды. Это также увеличивает точность измерений.

Полученные результаты нуждаются в статистической обработке. Программа управления зондовыми микроскопами производства NT-MDT содержит соответствующий раздел «Анализ зернистости» (Рис. 4), который был разработан для статистической обработки данных изображений частиц, лежащих на плоской поверхности (возможен также анализ изображений ямок). С помощью этого инструмента можно определять геометрические размеры пит, аппроксимировать их форму различными фигурами, такими как прямоугольники, эллипсы и прямоугольники со скругленными углами (имитация  CD/DVD пит). С помощью таких приближений определяются такие параметры, как направления осей, углы между ними и др.



Рис. 4 Общий вид меню «Анализ зернистости».

Контролируемые параметры CD/DVD.

Основными контролируемыми характеристиками, определяющими качество матрицы или CD/DVD, являются:
a) Форма и размер питы (или соответствующего выступа). Например, питы (выступы) должны иметь плоские участки (Рис. 5a). Если такие плоские участки не наблюдаются (Рис.5b), то в процессе считывания могут быть ошибки. Глубина пит является важным параметром, поскольку она определяет величину сигнала считывания. СЗМ Solver LS проводить измерения глубины пит с разрешением до долей нм. 

а)
б)

 

Рис. 5 АСМ изображения поверхности никелевой матрицы, изготовленной по различным технологиям. Изображения получены с использованием прерывисто-контактного метода, SOLVER P7LS.

б) Наклон боковой стороны питы (выступа).
в) Шероховатость поверхности питы (выступа), влияющей на отражения считывающего лазерного луча.
г) Шаг дорожки и ее стабильность.
д) Отношение объема питы к объему единичной питы. Это важная технологическая характеристика CD/DVD.
е) Число пит на единицу площади, т.е. плотность записи информации.

NT-MDT ПО может производить вычисления всех этих параметров для исследуемой области. Кроме того СЗМ может проверять качество поверхности CD/DVD, обнаруживая дефекты поверхности. Две царапины и бугорок видны на Рис. 6. Эти дефекты оказывают влияние на качество считывания данных.



Рис. 6 СЗМ изображение дефектной поверхности CD  диска.

Пример применения.

Знание параметров пит (или выступов), измеренных на различных участках, позволяет эффективно позволяет эффективно контролировать производство CD/DVD. На Рис. 7 показан рельеф поверхности матрицы. После измерения рельефа меню «анализ зернистости» было применено для получения параметров рельефа. Черными линиями на Рис. 7 отмечен контур выступов на заданном уровне, красные линии являются аппроксимациями выступов эллипсами. Для массива выступов были рассчитаны различные параметры. Некоторые из них представлены в Табл. 1.


Рис. 7
 

Таблица 1

Grain 10

Grain 6

Grain 9

   Z-Lev = 116.70 nm    Z-Lev = 116.70 nm    Z-Lev = 116.70 nm
   Dvolume = 291.08 nm    Dvolume = 361.17 nm    Dvolume = 413.57 nm
   Dsquare = 756.80 nm    Dsquare = 1056.55 nm    Dsquare = 1270.31 nm
   Length = 883.93 nm    Length = 1581.00 nm    Length = 2153.94 nm
   Width = 825.00 nm    Width = 899.00 nm    Width = 953.89 nm
   Xpos = 6046.41 nm    Xpos = 4112.79 nm    Xpos = 3468.24 nm
   Ypos = 4404.36 nm    Ypos = 2117.78 nm    Ypos = 4112.79 nm
   Orient. = 85.28 °    Orient. = 85.28 °    Orient. = 85.28 °
   Error = 13.20 %    Error = 19.20 %    Error = 22.30 %

Здесь: Z-заданный уровень сечения (Fig. 8); Dvolume (Dv) - эффективный размер выступа над уровнем Z-Lev  (); Dsquare(Ds) - эффективный размер выступа на уровне Z = 116.7nm (); Length - длина выступа; Width - ширина выступа; Xpos,Ypos – координаты центра выступа; Orient – угол ориентации выступа; Error – ошибка аппроксимации реального выступа эллипсом.

Кроме того возможно представление информации о наклоне боковых сторон выступа (Рис. 8) и других параметрах.
 



Рис. 8 Сечение отдельного выступа матрицы.

Таблица 2 представляет отношения площадей () и обьемов () для различных выыступов.

Table 2

1.24 1.397
1.42 1.68
1.145 1.202

Определенные параметры могут быть использованы для анализа геометрических размеров выступов, обнаружения технологических дефектов и других приложений.

 
 
Copyright © 2015 - 2017, NT-MDT SI