Спектроскопия отраженных электронов и микротомография слоистых структур в растровой электронной микроскопии

• Автор: Савин, Владислав Олегович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА!

ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛА ОБРАТНОРАССЕЯННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ОТ

ОДНОРОДНЫХ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

§ 11. Некоторые приближенные решения уравнения переноса

высокоэнергетичных электронов в веществе

§ 1.2. Математическое моделирование процессов взаимодействия

электронов с веществом методом Монте-Карло

§ 1.3. Коэффициенты отражения электронов средних энергий от

многослойных объектов
§ 1.4. Энергетические спектры ОРЭ от многослойных объектов.
§ 1.5.Электронно-оптические свойства тороидального дефлектора.
ГЛАВА 2.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОРОИДАЛЬНОГО СПЕКТРОМЕТРА РЭМ._29 § 2.1. Обоснование выбора тороидального спектрометра и пути его
усовершенствования
§ 2.2. Расчет электронно-оптических характеристик тороидального
спектрометра. З
§ 2.3. Анализ эффективности кольцевого сцинтилляционного детектора ОРЭ
2.3.1. Расчет КПД кольцевого сцинтиллятора
2.3.2. Расчет светового транспорта в кольцевом детекторе.
§ 2.4. Определение коэффициента сбора ОРЭ, оценки минимального тока
зонда и энергетического разрешения спектрометра
§ 2.5. Расчет основных метрологических характеристик спектрометра.
2.5.1. Приборная функция спектрометра
2.5.2. Аналитическое представление функции пропускания
спектрометра
§ 2.6. Методики экспериментального определения функции отклика и энергетического разрешения

ГЛАВА Ш.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МИКРОТОМОГРАФИИ И СПЕКТРОСКОПИИ
ОБРАТНОРАССЕЯННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В РЭМ
§ 3.1. Сравнитлеьный анализ методов визуализации подповерхностной
структуры в отраженных электронах
§ 3.2. Способ стереомикротомографии скрытых микроструктур в ОРЭ.
§ 3 .3. Компьютерная обработка томографических изображений._
§ 3.4. Контраст изображений подповерхностных структур,
визуализируемых в отраженных электронах в РЭМ
§ 3.5. Расчет пространственного разрешения и информационной глубины
в методе ОРЭ-микротомографии
§ 3.6. Анализ спектров ОРЭ. Оценки глубины залегания и толщины
неоднородности
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ.
Одним из направлений развития микроэлектроники является совершенствование тонкопленочной технологии, разработка методов создания новых трехмерных структур и устройств. Продвижение в этом направлении требует совершенствования известных и разработки новых методов исследования многослойных структур с микронным и субмикронным разрешением. Более предпочтительными для этих целей являются неразрушающие методы, в частности, основанные на методике регистрации обратнорассеянных электронов. Эта методика позволяет проводить быстрый анализ структур микроэлектроники, выявлять важные качественные и количественные характеристики образцов.
Экспериментальной базой настоящей работы является растровая электронная микроскопия (РЭМ). Исследуемый объект облучается пучком электронов средних энергий (5-50кэВ), которые в процессе взаимодействия с веществом испытывают упругие и неупругие столкновения, теряют энергию, меняют направление движения. В итоге некоторая часть электронов выходит из образца, и поток обратнорассеянных электронов регистрируется с дискриминацией по энергиям и углам соответствующим энергоанализатором иди детектором. Энергетические спектры обратнорассеянных электронов несут информацию о глубинной (послойной) структуре образца. Повышение требований к локальности контроля и правомерности количественных результатов выдвигают на первый план проблемы корректности постановки исходной задачи и всего метода исследования в целом.
Основной целью работы является:
1. Усовершенствование и адаптация спектрометра обратнорассеянных электронов для диагностики трехмерных микроструктур в РЭМ. Теоретический расчет и оптимизация параметров спектрометра для решения указанной задачи.
2. Разработка математических моделей для анализа некоторых процессов взаимодействия электронов с веществом, теоретическое обоснование методов микротомографии в отраженных электронах, визуализация подповерхностных слоев и количественные оценки толщины и глубины залегания глубинных деталей микроструктур.

Рис. 2-3. Зависимости расстояния фокусировки q от секторного угла Ф тороидального дефлектора, рассчитанные в отсутствие электродов Герцога и без учета влияния краевых полей (кривая 1), с учетом краевых полей и заземленных электродов на значительном расстоянии (кривая 2) и на расстоянии, соответствующем конфигурации электродов Герцога, компенсирующих пограничные поля рассеяния (кривая 3). Расчеты проведены при следующих параметрах, обозначенных на вставке: Гг=16 мм, Г2=18 мм, 1^=20 мм, 0=25°.
краях дефлектора и отсутствуют компенсирующие электроды Герцога бз. В случае расчета графика 2 краевые поля учитывались, но заземленные электроды 8з находились на расстоянии от краев конденсатора на порядок большем, чем межэлектродное расстояние Гг-Г). И наконец, график 3 рассчитан при рассмотрении краевых полей рассеяния, формируемых на входе и выходе дефлекторного конденсатора при помещении электродов Герцога бз на расстоянии (г2-Т)/2 от краев тороидальных пластин. Как видно из сравнения приведенных графиков, различие в результатах весьма существенно, поэтому при выполнении энергоанализатора следует руководствоваться данными, представленными графиком 3.
Угол влета 0, отсчитываемый от оси вращения г тороида, определяет не только величину секторного угла Ф призмы, но и расстояние р от источника электронов, расположенного на оси, до входной апертуры анализатора, а тем самым и рабочее расстояние РЭМ. Как видно из графика 1 на рис. 2-4 для определеного сочетания параметров тороида существует оптимальный угол влета 0, когда рабочее расстояние р минимально. С другой стороны, выбор величины 0 определяет (наряду с тороидальным масштабным фактором Я/г()) необходимый раствор секторного угла тороида Ф, при котором происходит фокусировка пучка анализируемых электронов (графики 2,3 на рис. 2-4).