Способ определения толщин тонкопленочных структур

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высоколокального контроля тонкопленочных структур, имеющих сложную морфологию . Цель изобретения - повышение достоверности определения толщин при анализе слоев, имеющих переменную толщину . Структуру облучают сфокусированным электронным пучком и регистрируют рентгеновское излучение, генерируемое подложкой с двумя длинами волн, лежащими соответственно в областях наименьшего и наибольшего поглощения рентгеновского излучения материалом пленки, а сфокусированный электронный поток позиционируют в пределах участка, регистрируемый сигнал с которого имеет постоянную амплитуду. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (я)з G 01 В 15/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4843995/28 (22) 29.06.90 (46) 23.08.93. Бюл. N 31 (71) Московский институт электронного машийостраения (72) В.Р.Рыбалко, (56) Авторское свидетельство СССР М 358613, кл. 6 01 В .1 1/06, опублик. 1972.

Международная заявка N. 86/02164, кл.

6 01 N 23/233, опублик. 1986.

Броудай И. Физические основы микротехнологии. — М,:.Мир, 1985, с. 198-200. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИН

"ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ивпользовано для высоколокал ьного контроля тонкопленочных структур, имеющих сложную морфологию, Цель изобретения — повышение достоверности определения при анализе слоев, имеющих перемен ную толщину.

На чертеже приведены внешний вид тестируемой структуры и зависимость амплитуды регистрируемого сигнала от положения потока электронов на поверхности структуры, где обозначены зондирующий поток 1 электронов, регистрируемое рентгеновское излучение 2, тестируемый пленочный слой 3, подложка 4, область 5 генерации информационного рентгеновского излучения.

Примером конкретного выполнения способа является определение профиля за„„,, 1835486 А ll

1 высоколокального контроля тонкопленочных структур, имеющих сложную морфологию. Цель изобретения — повышение достоверности оп редел ения тол щин и ри анализе слоев, имеющих переменную толщину. Структуру облучают сфокусирован- ным электронным пучком и регистриоуют рентгеновское излучение, генерируемое подложкой с двумя длинами волн, лежащими соответственно в областях наименьшего и наибольшего поглощения рентгеновского излучения материалом пленки, а сфокусированный электронный поток позиционируют в пределах участка,.регистрируемый сигнал с которого имеет постоянную амплитуду. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. полнения и карманов подложки оксидным защитным слоем, сформированным на поверхности кремниевой профилированной

„, пластины. Ожидаемый диапазон изменения толщины оксидного слоя лежит в пределах от 0,15 до 2,5 мкм. Исходя из ожидаемой толщины тестируемого слоя, энергию зондирующего потока электронов выбирают равной 35.кэВ. Облучая фрагмент структуры, соответствующей "карману", потоком электронов регистрируют рентгеновское излучение с длиной волны 7,13 А. Фокусируя пучок и перемещая его в пределах указанно-, го фрагмента, добиваются появления участ. ка на линии сканирования пучка (см. участок х1-хр на фигуре). После этого облучают

1 1 сфокусированным пучком точку поверхности, лежащую между координатами х1; х2;

1 регистрируют интенсивнОсти рентгеновского излучения с длинами волн, соответствую1835486 щими максимуму прозрачности и поглощения излучения оксидом кремния. Далее измеряют отношение сигнал-шум обоих сигналов: 6,3 и 4,2. После чего по сигналу, имеющему меньшую зашумленность, оценивают толщину оксидного слоя, заполняющего карман в подложке. Оценка может осуществляться сравнением с эталоном или по номограммам. Более достоверный результат получают, используя эталон, В этом случае в качестве эталона берут структуру, представляющую собой кремниевую подложку со сформированным на ее поверхности клинообразным оксидным слоем, Другой пример заявленного способа предусматривает определение толщины островной пленки серебра, нанесенной на молибденовую подложку. Такая структура является основой серебряно-цезиевых фоточувствительных автоэмиссионных пле- 20 ночных систем. В связи с тем, что размеры островков серебра не превосходят десятых долей микрометра, контроль их рентгеновским зондирующим излучением приведет к возникновению погрешности, пропорцио- 25 нальной коэффициенту сплошности пленки.

Кроме того, из-за возможной "подсветки" . серебра рентгеновским излучением материала подложки, в способе-прототипе возникает дополнительная погрешность .из-за Э0 использования в качестве информационного излучения рентгеновского потока материала тестируемой пленки, Данный же способ свободен от указанных выше источников возникновения погрешности опреде- З5 ления толщины слоя, В соответствии со способом облучают электронным пучком с

4 энергией электронов 40 кэВ и током в пучке

10 А фрагмент поверхности, сканируют пучок и фокусируют до появления однородных 40 по интенсивности участков. Эти участки-соответствуют островкам серебра. Облучают такой островок и регистрируют характеристическое излучение от молибдена на двух о о длинах волн 5,4 А и 4 А . Выбирают из них имеющее максимальное отношение сигналшум 9,8 и по эталону или по номограммам определяют искомую толщину, равную о

120 А, В этом случае берут отношение сигналов, полученных на двух длинах волн, и по их отношению с помощью номограмм определяют толщину пленки, Способ позволяет с высокой локальностью и достоверностью проводить контроль тонкопленочных структур с ярко выраженной морфологией;

Формула изобретения

1, Способ определения толщин тонкопленочных структур, заключающийся в том, что на объект контроля направляют поток первичного излучения, измеряют амплитуду вторичйого излучения, отличающийся, тем, что, с целью повышения достоверности при анализе слоев, ймеющих переменную толщину, обьект,контроля облучают потоком электронов и регистрируют возникающее .при этом в подложке рентгеновское излучение с двумя длинами волн, соответствующими областям максимума и минимума поглощения рентгейовского излучения ма» териалом пленочного слоя, измеряют отношение сигнал /шум каждого из зарегистрированных сигналов, а толщину слоя определяют по максимальному значению указанного отношейия.

2. Способпо п,1,от лича ющийся тем, что первичный поток. электронов перемещают в пределах контролируемого участка объекта, фиксируют изменение амплитуды регистрируемого излучения, фокусируют поток электронов до появления в зарегистрированном сигнале участка с постоянным значением амплитуды сигнала и

4 е позиционируют сфокусированный электронный поток в пределах этого участка.

1835406!

3

Х dry

>.с

Составитель В. Климова

Техред ММоргентал Корректор Н. Кешеля

Редактор С, Кулакова

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

Заказ 2979 - Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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