Способ определения глубины микрорельефа на поверхности твердых тел

 

Сущность изобретения: измеряют интенсивность рентгеновского излучения, рассеянного поверхностью кристалла на многокристальном дифрактометре в режиме углового сканирования в -20. Строят зависимость I в2 от в . Глубину рельефа вычисляют по формуле: t А/2 в0 cos OB . где А-длина волны рентгеновского излучения; в0- период зависимости I 02от#, 0 в точный брэгговский угол, 0- угловое отклонение от точного брэгговского положения. 2 пр. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

P ЕСПУБЛ И К (19) (11) (51)5 G 01 N 23/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4855493/25 (22) 31.07.90 (46) 23,03.93. Бюл. N. 11 (71) Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов АН

СССР (72) В.В.Аристов, А.Ю.Никулин, А.А.Снигирев и В.А.Юнкин (73) Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов

Российской АН (56) R. Pinto et al. Reactive ion etching ln ЯР6

gas mixtures,— Journal of the Electronical

Sociaty. 1987, ч.134, ¹ 1, р. 165.

Авторское свидетельство СССР

N 1073574, кл. G 01 В 11/30, 1982, Изобретение относится к области исследования поверхности твердых тел, в частности, к методам контроля параметров рельефа на поверхности кристаллов. В микроэлектронике оно является наиболее актуальным при разработке и создании верти кал ь но-интегри рова нных конструкций, позволяющих значительно повысить плотность упаковки элементов по сравнению с обычными планарными структурами и реализовать интегральные схемы (ИС) нового поколения. В кристаллооптике микрорельефы используют при создании эффективных высокоразрешающих дифкрационных элементов для фокусировки и перекачки изображения в диапазоне длин волн жесткого рентгеновского излучения, конструктивными особенностями которых являются трехмерные кристаллические (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ

МИКРО РЕЛ ЬЕФА HA ПОВЕРХНОСТИ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ (57) Сущность изобретения: измеряют интенсивность рентгеновского излучения, рассеянного поверхностью кристалла на многокристальном дифрактометре в режиме углового сканирования Π— 2 0, Строят зависимость 0 от О . Глубину рельефа вычисляют по формуле:

=Лб2 00 cos ОВ, где Л вЂ” длина волны рентгеновского излучения; Π— период зависимости О от 0, 0В точный брэгговский угол, Π— угловое отклонение от точного брэгговского положения, 2 пр, 2 ил. структуры с микронными и субмикронными размерами элементов, Известен способ определения глубины микрорельефа на поверхности кристалла, включающий определение амплитуды колебаний иглы профилометра при сканировании ею перпендикулярно направлению сторон элементов рельефа .

Недостатком известного способа является невозможность измерения глубины рельефа, закрытого маскирующими покрытиями, а также микрорельефа, в случае которого отношение ширины его канавок к глубине не позволяет игле профилометра доставать до дна канавок.

Известен также способ определения глубины микрорельефа на поверхности кристалла методом лазерной интерферометрии, включающий измерение

1804613 интенсивности (J) дифрагированного электромагнитного излучения в зависимости от угла падения на структуру, Однако известный способ не позволяет измерять глубину микрорельефа с шириной канавок меньше длины волны видимого света и не может быть применен для измерения глубины рельефа, закрытого маскирующими покрытиями, например, оксидной пленкой, фоторезистом, металличе- "0 ской пленкой и т.п. Кроме того, этот способ позволяет измерять минимальную глубину рельефа порядка 0,1 мкм, что также является его существенным недостатком, Целью изобретения является расширение диапазоне исследуемых структур.

На фиг,1 приведена схема трехкристальной рентгеновской дифрактометрии; на фиг.2 — экспериментальная зависимость

J 0 (0) в случае структуры, описанной в

20 примере 1; на фиг,3 — экспериментальная зависимость 1 0 (О) в случае структуры, г описанной в примере 2.

Пример 1. B качестве объекта иссле- 25 дований была взята подложка кремния КДБ10, ориентации <111> с заранее созданной структурой ячеек памяти для ИС. Период структуры а = 3,82 мкм, ширина щелей рельефа d = 0,28 мкм, глубина рельефа t = 0,67 30 мкм. На гониометре ТРС-004 с рентгеновской трубкой БСВ-21 с медным анодом (длина волны А = 0,154 нм) осуществляли угловое сканирование 0 — 2 0 в диапазоне

040 — 300. Регистрацию интенсивности диф- 35 рагированного излучения вели с помощью детектора БДС-6-05 и радиометра БР-1 (см, фиг,2)..Запись интенсивности J велась в автоматическом режиме при отклонении образца на угол 0 и кристалла-анализатора 40 на угол 2 О. После измерения интенсивности автоматически проводится умножение J на квадрат угла 0 и построение зависимости J 0 (0) и измерение величины Îp. По формуле t =А/20p cos0g определяют 45

t = 0,656 мкм. По способу-прототипу измерять глубину рельефа не удалось.

Пример 2. В качестве объекта исследований была взята подложка кремния

КЭФ-5 ориентации < 111 > с заранее 50 созданным периодическим рельефом, с оставшейся после травления алюминиевой маской на рельефа d = 4,5 мкм, глубина рельефа t = 0,05 мкм, На гониометре TPC55

004 с рентгеновской трубкой БСВ-21 с медным анодом (длина волны А = 0,154 нм) осуществлялось угловое сканирование 0 — 2 0

pf в диапазоне 020 — 720. Регистрацию интенсивности дифрагирован ного излучения вели с помощью детектора БДС-6-05 и радиометра БР-1 (см. фиг.3). Запись интенсивности J велась в автоматическом режиме при отклонении образца на угол 0 и кристалла- анализатора на угол 2 О. После измерения интенсивности автоматически проводится умножение J на квадрат угла 0 построение зависимости J 0 (О) и измерение величины 0О . По формуле с =it/2 0cos 0 определяют t = =0,053 мкм, По способу-прототипу измеренная глубина рельефа t = 0,16 мкм, Однако этот результат является неверным, так как в эту величину входит и толщина пленки алюминия.

Использование предлагаемого способа измерения глубины рельефа поверхности твердых тел позволяет измерять глубину микрорельефа до 0,01 мкм, в то время, как по способу-прототипу можно измерять глубину рельефа не ниже 0,1 мкм, т,е, на порядок хуже, Достоинством предлагаемого способа является также возможность его использования при измерении глубины микрорельефа с характерными размерами меньше длины волны видимого света и рельефа, закрытого маскирующими покрытиями.

Формула изобретения

Способ определения глубины микрорельефа на поверхности твердых тел, включающий измерение интенсивности J дифрагированного электромагнитного излучения в зависимости от угла падения излучения на поверхность, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых структур, в качестве электромагнитного излучения используют монохроматизированный и коллимированный рентгеновский пучок, измерение интенсивности проводят на рентгеновском дифрактометре в режиме углового сканирования строят зависимость! 0 от О, а глубину 1 рельефа определяют по формуле т =

=А/2 0p cos 0Q, гдето — длина волны рентгеновского излучения, Îp- период зависимости 10 от 0,0,-угловое отклонениФ от г точного брэгговского угла, 1804613

l монохроматор анализатор источник детектор

4.,00,3.50 3.00

1

0 2.50

+ 200 а> .(:

1.50

1-

Q3

)- 1.00 фиГ с

0.50

0,00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 550,00 (gpr„: cr c ) 1804613

6.00

5.00 (Л

С

4.00

3,00

Э

Л: (— 2,00

Ф !.00

0.00

0,00

2QQ.00 400.00 600.00 800.00

Theta (загс.sec.) 45

Составитель В.Аристов

Редактор А. Куп ря кова Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 ,л

Заказ 1077 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5