Способ контроля толщины покрытий
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЛЦИНЫ ПОКРЫТИЙ, заключающийся в том, что облучают объект пучком ионов, регистрируют ионный ток и определяют толщину покрытий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля в процессе нанесения монослойных покрытий, облучают объект моноэнергетическими отрицательными ионами, регистрируют ионный ток вторичных и рассеянных отрицательных ионов, определяют их энергию, строят график распределения тока вторичных и рассеянных отрицательных ионов от их энергии, находят максимумы этого распределения до и после нанесения покрытия, а толщину покрытий определяют по разности этих максимумов.
СОЮЭ СОВЕТСНИХ
«Ю «
РЕСПУЬЛИН ()9) 0 >) 4Ist) G 01 В 15/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
IlQ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3600708/18-28 (22) 30.05.83 (46) 23.04.85. Бюл. В 15 (72) А.Х. Аюханов, М.В.Кремков и В.Н. Черненко (71) Институт электроники им.У.А.Ари. фова (53) 531.717.521(088.8) (56) 1. Патент ФРГ У 2420275, кл. С О! В 15/02, 1980.
2. Патент Японии В 51-49422, кл. С 01 В 15/02, 1976 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ
ПОКРЫТИЙ, заключающийся в том, что облучают объект пучком ионов, регистрируют ионный ток и определяют толщину покрытий, о т л и ч а ю" шийся тем, что, с целью повышения точности контроля в процессе нанесения монослойных покрытий, облучают объект моноэнергетическими отрицательными ионами, регистрируют ионный ток вторичных и рассеянных отрицательных ионов, определяют их энергию, строят график распределения тока вторичных и рассеянных отрицательных ионов от их энергии, находят максимумы этого распределения до и после нанесения покрытия, а толщину покрытий определяют по разности этих максимумов.
1151816
Изобретение относится к контроль. но-измерительной технике измерения толщины покрытий на подложке, может использоваться при контроле толщины дОмОнослойных и мОЙОслОйных ПО 5 крытий непосредственно в процессе их нанесения и предназначено для использования в экспериментальной физике, вакуумной технике, тонкопленочной электронике и др. 10
Известен способ анализа толщины и качества покрытий, согласно которому анализ толщин проводится путем регистрации ионов, рассеянных под углом 90О относительно оси первич- 15 ного ионного пучка, причем определяют кинетическую энергию ионов, попавших через кольцевую диафрагму в поле двухэлектродного цилиндрического электростатического анализато- 20 ра E1)
Однако данный способ применим лишь для пучка первичных положительных ионов, он не учитывает распыленные с поверхности ионы. Кроме того, 25 способ не позволяет непосредственно создавать и контролировать тонкослойные покрытия.
Наиболее близким по технической
1сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ контроля толщины покрытий, заключающийся в том, что облучают объект пуч1 ком ионов, регистрируют ионный ток и определяют толщину покрытий j2).
Однако известный способ Обладает пониженной точностью, в особенности при контроле и определении толщины монослойных и домонослойных покрытий. Это происходит потому, что
40 поток вторичных ионов, распыпяемых с поверхности объекта, содержит как положительно, так и отрицательно заряженные частицы, а интенсивность их токов различным Образом изменяется. 45 с толщиной при нанесении пленки или покрытия, поэтому нет однозначного соответствия между наблюдаемой величиной их суммарного тока и толщиной наносимой пленки
Целью изобретения является повышение точности контроля в процессе нанесения манослойных покрытий.
Цель достигается тем, что согласно способу контроля толщины покрытий, заключающемуся в том, что облучают объект пучком ионов, регистрируют ионный ток и определяют толщину покрытий, облучают объект моноэнергетическими отрицательными ионами, регистрируют ионный ток вторичных и рассеянных отрицательных ионов, определяют их энергию, строят график распределения тока вторичных и рассеянных отрицательных ионов от их энергии, находят. максимумы этого распределения до и после нанесения покрытия, а толщину покрытия определяют по разности этих максимумов.
Способ контроля толщины покрытий осуществляют следующим образом.
Ионы первичного пучка получают из онного источника, работающего на принципе катодного распыления в виде отрицательных ионов поверхностей, активированных щелочными ионами. Образовавшиеся отрицательные ионы ускоряющим полем вытягиваются из источника, и сформированный пучок попадает в 90-градусный цилиндрический электростатический конденсатор, который осуществляет монокинетизацию пучка. Далее пучок моноэнергетических отрицательных ионов с энергией Е фокусируют на объект контроля нормально поверхности или под некоторым углом о6 относительно нормали к поверхности. Угол е выбирают в диапазоо не углов О g < s 70 что связано с геометрией системы и необходимостью проникновения ионов на некоторую глубину в образец. Энергия первичных ионов выбирается в пределах
100 эВ - Ер 410 кэВ, причем нижний предел в основном обусловлен величинои пороговои энергии и энергетической зависимостью вероятности распыления, а верхний предел позволяет иметь ! сравнимые по глубине области проникновения s объект первичного пучка ионов и преимущественного распыления образца. Образовавшиеся при распылении объекта из атомов элементов приповерхностной области вторичные отрицательные ионы, а также рассеянные отрицательные ионы, выходящие с поверхности под некоторым углом в диапазоне углов О ь 3 + 70 относительно нормали к поверхности, попадают в поле 127-градусного цилиндрического электростатического анализатора типа Юза-рожанского, где производится разделение потока отрицательных ионов в энергетический спектр. Отделение отрицательных ионов от электронов, имеющих малую массу по сравнению с ионами, Составитель В. Парнасов
Редактор Т. Кугрыщева ТехредСеЛегеза Корректор Н. Король
Заказ 2308/30 Тираж 651
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 е
3 11518 производится путем приложения вбли- зи объекта контроля поля постоянного магнита, убирающего электроны из анализируемого потока. На выходе анализатора имеется ионно-электронный умножитель, анод которого соединен с входом вертикального усилителя осциллографа. Горизонтальная развертка луча осциллографа производится генератором пилообразных им- 10 пульсов, синхронизованным с пилообразным изменением разности потенциалов на обкладках анализатора таким образом, что на экране осциллографа устанавливается неподвижная картина энергетического распределения вто- . ричных и рассеянных отрицательных ионов. Это распределение имеет основной низкоэнергетический асимметричный максимум, причем значение щ токов ионов в максимуме распределения оказывается зависящим от толщины покрытия 3, наносимого на твердотельную подложку (объект контрОля). Для контроля толщины пОкры- я тия щелочных, либо щелочно-земельньм веществ, нанесенных на подложку из другого вещества, измеряют пропорциональное толщине о различие
16 4 в величинах значений тока ионов в максимуме распределения, характерного
I для образца без покрытия (1р ) и
z образца с нанесением покрытия (1 1 ), а именно: й3(4)=III,- >y . При этом если материал подложки, например металл, характеризуется величиной работы выхода поверхности (f большей, чем величина Я наносимого покрытия, например, щелочного металла, то наблюдается увеличение интенсивности
2 1 максимума распределения 1 > I Изиенение величины d!(3) буиет tadmoдаться вплоть до достижения покрытия с толщиной о, характеризующей. максимальную глубину распыпяемого слоя. Из построенной для каждой пары веществ подложка — покрытие кали бровочной зависимости L3(d) как функции толщины покрытия, получают сведения о толщине конкретного нанесенного покрытия (J ), исходя иэ величины nI(g) . Подбирая пары веществ с наиболее различающимися величинами, а также выбирая энергию Е и угол падения пучка первичных отрицательнык ионов, можно добиться наибольшей чувствительности способа контроля толщины покрытия.
