Способ определения толщин тонкопленочных структур Советский патент 1993 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ивпользовано для высоколокального контроля тонкопленочных структур, имеющих сложную морфологию.

Цель изобретения - повышение достоверности определения при анализе слоев, имеющих переменную 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 заполнения и карманов подложки оксидным защитным слоем, сформированным на поверхности кремниевой профилированной

f 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 участка на линии сканирования пучка (см. участок xi1-x21 на фигуре). После этого облучают сфокусированным пучком точку поверхности, лежащую между координатами xi ; ха регистрируют интенсивности рентгеновского излучения с длинами волн, соответствуюсл С

QO

со сл

00

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 мо-; либденовую подложку. Такая структура является основой серебряно-цезиевых фоточувствительных автоэмиссионных пленочных систем. В связи с тем, что размеры островков серебра не превосходят десятых долей микрометра, контроль их рентгеновским зондирующим излучением приведет к возникновению погрешности, пропорциональной коэффициенту сплошности пленки. Кроме того, из-за возможной подсветки серебра рентгеновским излучением материала подложки, в способе-прототипе возникает дополнительная погрешность .из-за использования в качестве информационного излучения рентгеновского потока материала тестируемой пленки. Данный же способ свободен от указанных выше источников возникновения погрешности определения толщины слоя, В соответствии со способом облучают электронным пучком с энергией электронов 40 кэВ и током в пучке 10 А фрагмент поверхности, сканируют пучок и фокусируют до появления однородных по интенсивности участков. Эти участки о- ответствуют островкам серебра. Облучают такой островок и регистрируют характеристическое излучение от молибдена на двух

оо

длинах волн 5,4 А и 4 А . Выбирают из них имеющее максимальное отношение сигналшум 9,8 и по эталону или по номограммам определяю 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.

Форму л а изобретения

1.Способ определения толщин тонкопленочных структур, заключающийся в том, что на объект контроля направляют поток первичного излучения, измеряют амплитуду

вторичного излучения, отличающийся с тем, что, с целью повышения.достоверности при анализе слоев, имеющих переменную толщину, объект .контроля обл учэют потоком электронов и регистрируют возникаюЩбе .при этом в подложке рентгеновское излучение с двумя длинами волн, соответствующими областям максимума и минимума поглощения рентгеновского излучения ма териалом пленочного слоя, измеряют отношение сигнал/шум каждого из зарегистрированных сигналов, а толщину слоя пределяют по максимальному значению указанного отношения.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я 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 позиционируют сфокусированный электронный поток в пределах этого участки.

Х-Л

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.