Способ определения однородности кристаллографических характеристик материалов и структур Советский патент 1992 года по МПК G01N23/203 

Изобретение относится jc локальным методам определения кристаллографических параметров материалов и структур и может быть использовано для целей определения однородности кристаллографических характеристик материалов, используемых о микроэлектронике.

Техническая задача - создание способа определения однородности структурно-кристаллографических параметров с высокой локальностью (большим пространственным разрешением).

Задача определения однородности кристаллографических характеристик монокристаллического образца возникает в ряде областей науки и техники, в частности при контроле качества монокристаллов для микроэлектроники и при изучении взаимосвязи условий возникновения монокристалла и его дефектности.

Известен способ определения однородности структурно-кристаллографических ха- рактеристик монокристаллического образца - рентгеновская топография. Осуществляя дифракцию рентгеновских лучей в кристаллах, регистрируют дифракционное изображение кристалла - топограмму, расшифровывая которую получают информацию-об однородности структурно-кристаллографических характеристик кристалла. Недостатком этого способа является низкое пространственное разрешение, не лучше одного микрона.

VJ

1

00

i - .более Слизким к пес;;.; гбс:. :-му является способ определения однородности кристаллографических характеристик, в ко- т с рем используется эффект кг-налирсБОния электронов. В известном способе облучают монокристаллический образец сфокусированным развернутым п растр мс.чознсрге- тичмым пучком электронов, причем угол между каким-либо семейством кристаллографических плоскостей и электронным луч- ком устанавливают близким к брэгговскому. и регистрируют число отраженных электронов как функцию положения пучка. Локальное изменение кристаллографических характеристик образца вызывает измене-

не числа отраженных электронов, Таким образом определяют однородность кристаллографических характеристик образца. Пространственное разрешение состапляет не менее 0.01 мкм.

Недостатки известного сгосс: э чаю;ся о том, что контраст за счет кэнэли- г:;-сонпл электронов очень мал, поэтому для, его наблюдения необходимо применить методы обработки сигнала, посыи. : щие контраст. Существующие методы обработки сигнала, повышающие контраст (подавление постоянной составляющей, дифференцирование), одинаково усиливают ссе виды контраста, что но позволяет выделить контраст за счет кэналирования электронов на фоне более сильных видов контраста (таких, как топогра ; г-ескнй или кстраст зо счет атомного номере).

Цель изобретен -; - струк- т, Г него контроста.

Поставленная цель достигается тем,

то. как в изсестнсм способе. сбл/ча-зт об- I .-.Г: /:ц, поставленный с Cporrci ;.-.;ое псгсже- ;.-. мс-ноэпоргетими..; рг.гег1 у- .рг. в , . :TD сфскусирозанным г. ;г :1:см лектро- „: и в ка.ждсй то ,ке о б г лзц; регистрируют

;., г; -очных элйктр j-:. г П .e от ..слкого спгссбэ, для кахдсТ . -с.-: оп- разца измеряется разности числа отражен- нь л электронов, испущенных при подаче на | -:то электрического псте - цпглэ, ного для изменения угла Брэгга, на селичи- i-,,, не ..еньшую, чем угловая пслу ирина ;;;т.., кснал.1рсЕзГ;Ния злектпсМОР, и числа элс ктропсс, испущенных о-: г гпчи потен .-зла на обрасец. То. чт: , -ие Срэг- ; некого угла должно не меньше углсБЭй Г сяуи;;1рины л;1-;:ч1 31: -- гог::мия, с Ј S3 он о с присущим пос с/дне. черно-бе- лым контрастом. Для т сто. чтобы наблюдать изменение числа отраженных электронов, испущенных образцов при невыполнении условия Брэгга, достаточно изменить угол г.рзгга на величину, соответствующую углосой ширине черной пли равной ей белой чьсти линии каналирования.

Сущность предлагаемого изобретения с течки зрения постсзлснной цели заключается в следующем. Необходимым условием реализации известного способа является регистрация малых изменений числа отражённых электронов, вызванных эффектом каналирования электронов.

На чертеже приведена схема реализации способа.

Образец помещают о микроскоп 1.

В каждой точке образца 2 (см. чертеж) измеряют разность количества отраженных электронов при невыполнении условий Брэгга и при его выполнении. Нарушение условия Брэгга осуществляют изменением длины волны электронов путем подачи элек- трического потенциала на образец 2. Таким образом, все изменение количества отражен нь; л электронов будет обусловлено только кристаллографическим контрастом вслелстсис эффекта каналирсаания электронов. Контраст за счет атомного номера и топографический контраст практически не зависят от энергии электронов, падающих на образец 2. Следовательно, эти виды контраста будут подавлены.

При м е р.

Получение разностного сигнала.

Обозначим отклик образца 2, имеющего потенциал Ui, через F(Ui).Тогда потенциалу U2 соответствует отклик F(U2J. Значения U2 и Ui выбраны такими, что изменение энергии падающих с-лектрснсв достаточно для соответствующего изменения угла Брэгга н величину большую, чем угловая полуширина ,-.-, хенагирссанил электронов. Если года ЕС-ть на образец прямоугольные

.МП1/льс: амплитуд:: U2 UI ,H частотой f0,

-о г - г сстнуй сигнал F(U2) - F(Ui) легко pen1 стр.-рустся синхронным детектором 5.

Иссл-:; .;ем1- i образец поместили в растровый микроскоп 1 (РЭМ-1 ООУ). Генератором 7, синхронизированным с синхронным детектором 5. на образец 2 подавали прямо- угогк.чо- е .мпульсы амплитудой 100 В и частотой f0 Ю кГц. Полезный сигнэл снимали с выхо,п г,07-:ктср; 3 отраженных электронов, yci ал;-; селективным проду:илите- лем А . .-.зоалп на синхронный детектор 5, с г ,:ходз -отсрого сигнэл поступал на сиде- окомтрольное устройство 6.

Дчг, сразнсш-л пределeviu измерения р оОычь:ом режиме Со подачи импульсов потенциала. В качестве образца использовался карбид кремния с хорошо развитым поверхностным рельефом. Ускоряющее напряжение U 40 кВ, ток эондз 13 0,5 мкА, Ui О В. U2 100 В, f0 10 кГц. В обычном

режиме сильноразвитый топографический рельеф делает линии каналирования практически незаметными, тогда при подаче импульсов потенциала и формирования разностного сигнала они четко различимы. При подаче на образец импульсов, амплитуда которых меньше 100 В, наблюдалось снижение контраста линий каналирования. В том случае, когда амплитуда импульсов превышала 100 В, контраст от кристаллической структуры не увеличивался. Формулаиаобретения Способ определения однородности кристаллографических характеристик материалов и структур, заключающийся в облучении исследуемого образца сфокусированным моноэнергетическим пучком электронов в режиме растровой развертки

при установке угла между выбранным семейством кристаллографических плоскостей и пучком электронов, близким к брэгговскому углу, и измерении количества

отраженных электронов как функции положения пучка, отличающийся тем. что, с целью усиления структурного контраста, на образец подают потенциал для изменения энергии электронов, достаточный для

изменения брэгговского угла на величину, на меньшую угловой полуширины линии каналирования электронов, в каждой точке исследуемого образца намеряют количества отраженных электронов при подаче на обраэец потенциала и без него и на основе разности измеренных количеств формируют картину структурного контраста от исследуемого образца.

Изобретение относится к электронно- зондовым методам определения кристаллографических параметров материалов и структур с использованием структурного контраста при каналировании электронов. Цель изобретения - усиление структурного контраста. Для этого на образец подают потенциал с величиной, обеспечивающей изменение брэгговского угла на величину, не меньшую угловой полуширины линии кана- лирования электронов, в каждой точке образца измеряют количества отраженных электронов при подаче на образец потенциала и без него и на основе разности измеренных количеств формируют картину структурного контраста от образца. 1 ил. s Ј

у

I I

&

В