Méthodes de mesure des films nanométriques

La mesure de l’épaisseur des films minces nanométriques est essentielle dans la fabrication des semi-conducteurs et la recherche et développement (R&D). Elle permet de fournir des retours et des conseils pour l’optimisation des processus de fabrication, garantissant ainsi la performance et la qualité des dispositifs semi-conducteurs. Une mesure précise des films minces nanométriques est cruciale, car ces films sont utilisés dans plusieurs couches au sein des dispositifs semi-conducteurs. L’épaisseur de chaque couche affecte directement les fonctions et la performance du dispositif. Les méthodes de mesure nanométriques sont employées pour garantir que chaque couche respecte les spécifications de conception et offrent des informations clés pour optimiser l’efficacité de la production et améliorer la fiabilité des dispositifs. Pour plus d’informations sur la fabrication des semi-conducteurs, consultez les ressources de la Semiconductor Industry Association, qui offre des données et des tendances complètes sur l’industrie des semi-conducteurs.

1. Méthode du microscope électronique

Principe : Le faisceau d’électrons, émis par le canon à électrons, traverse la lentille condensatrice et est focalisé en un point étroit et lumineux qui irradie l’échantillon dans la chambre d’échantillons. Les électrons traversant l’échantillon portent des informations sur la structure de ce dernier. Les zones denses laissent passer moins d’électrons, tandis que les zones moins denses laissent passer davantage. Après avoir été amplifié par la lentille objectif, le faisceau d’électrons passe par des lentilles intermédiaires et des lentilles de projection pour une amplification supplémentaire, projetant finalement l’image agrandie sur un écran fluorescent dans la chambre d’observation. L’écran fluorescent convertit l’image électronique en lumière visible, ce qui permet à l’utilisateur de l’observer.

Équipement de détection : Microscope électronique à balayage (SEM), microscope électronique en transmission (TEM)

Normes courantes :

• GB/T 20307-2006 : Règles générales pour la mesure de la longueur nanométrique à l’aide du microscope électronique à balayage
• ASTM B748-90(2021) : Méthode de mesure de l’épaisseur des revêtements métalliques à l’aide du microscope électronique à balayage
• GB/T 16594-2008 : Règles générales pour la mesure de la longueur au niveau micrométrique à l’aide du microscope électronique à balayage
• GB/T 17722-1999 : Méthode de mesure de l’épaisseur des revêtements métalliques à l’aide du microscope électronique à balayage

Cas de test :

2. Méthode du profilomètre

Principe : La méthode du profilomètre, aussi appelée méthode de contact, consiste à utiliser des techniques de pré-revêtement ou de dissolution postérieure pour retirer le revêtement dans certaines zones du substrat. Cela crée une marche entre le substrat et le revêtement. Lorsque la sonde du profilomètre passe sur cette marche, la hauteur de la marche (l’épaisseur du revêtement) peut être déterminée en mesurant le mouvement de la sonde et les signaux électriques. Cette méthode permet de mesurer l’épaisseur du revêtement sur une large gamme allant de 0,01 à 1000μm, avec une marge d’erreur de ±10%.

Équipement de détection : Jauge de marche

Normes courantes :

• GB/T 11378-2005 : Mesure de l’épaisseur des revêtements métalliques à l’aide de la méthode du profilomètre
• GB/T 33826-2017 : Mesure de l’épaisseur des nanofilms sur substrats en verre à l’aide du profilomètre à stylet

Cas de test :

3. Méthode de la microscopie à force atomique (AFM)

Principe : La microscopie à force atomique (AFM) est un outil utilisé pour étudier la structure de surface des matériaux solides, y compris les isolants. Elle fonctionne en détectant les interactions atomiques extrêmement faibles entre la surface de l’échantillon et une sonde micro-sensible à la force pour analyser la structure de surface et les propriétés du matériau.

Équipement de détection : AFM

Normes courantes :

• GB/T 40066-2021 : Mesure de l’épaisseur de l’oxyde de graphène à l’aide de l’AFM
• GB/T 40128-2021 : Analyse chimique de surface de l’épaisseur des matériaux à l’aide de l’AFM pour les matériaux de couche de disulfure de molybdène

Cas de test :

Équipement de mesure :