Зеркальное отражение рентгеновских лучей в условиях скользящей дифракции

• Автор: Орешко, Алексей Павлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§ 1. Современные методы исследования состава и структуры

приповерхностных слоев и пленок

§ 2. Рентгеновская рефлектометрия

§ 3. Резкоасимметричная компланарная дифракция

§ 4. Резкоасимметричная некомпланарная дифракция

Глава II. ТЕОРИЯ ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ

ЛУЧЕЙ В УСЛОВИЯХ СКОЛЬЗЯЩЕЙ БРЭГГОВСКОЙ ДИФРАКЦИИ В КРИСТАЛЛЕ С АМОРФНЫМИ СЛОЯМИ НА ПОВЕРХНОСТИ
§1. Совершенный монокристалл
§ 2. Монокристалл с поверхностной аморфной пленкой
§ 3. Интерпретация экспериментальных данных зеркального
отражения от монокристалла кремния с окисной пленкой на поверхности
Глава III. ТЕОРИЯ ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ ОТ КРИСТАЛЛА С КРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ ПЛЕНКАМИ НА ПОВЕРХНОСТИ
§ 1. Бикристалл
§ 2. Бикристалл с различными проекциями на поверхность
векторов обратной решетки в пленке и в подложке

Глава IV. ЗЕРКАЛЬНОЕ ОТРАЖЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ ОТ КРИСТАЛЛА С АМОРФНЫМИ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ МНОГОСЛОЙНЫМИ СТРУКТУРАМИ НА ПОВЕРХНОСТИ
§ 1. Многослойная аморфная пленка на поверхности
кристалла
§ 2. Многослойная кристаллическая структура
Основные результаты и выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Рассеяние рентгеновского излучения конденсированными средами широко применяется для исследования не только объемной структуры, но и приповерхностных слоев. Важным фактором является то обстоятельство, что рентгеновские методы принадлежат к числу неразрушающих методов, а так же простота и доступность приборов для рентгенодифракционных исследований. Однако изучение слоев с толщиной менее 0.1 мкм в стандартных дифракционных схемах встречает значительные трудности, связанные со сравнительно большой глубиной проникновения рентгеновского излучения в кристалл. Так как активные слои в приборах современной микроэлектроники становятся все тоньше, вплоть до десятков ангстрем, возникает необходимость в разработке не только новых технологических приемов приготовления, но и методов анализа таких структур.
Изучение явления зеркального отражения рентгеновских лучей при одновременном выполнении условий скользящей дифракции Брэгга значительно расширило возможности рентгеноструктурного анализа, традиционное развитие которого ограничивалось лишь анализом кривых дифракционного отражения и прохождения в рентгеновской дифрактометрии и анализом кривых зеркального отражения в рентгеновской рефлектометрии.
Главная особенность зеркального отражения при одновременном выполнении условий скользящей дифракции заключается в том, что оно дает информацию об ультратонких (толщиной от отдельных монослоев до нескольких нанометров) аморфных и кристаллических пленках на поверхности высокосовершенных полупроводниковых монокристаллов, широко используемых в современной микроэлектронике. Эксперименты, основанные только на анализе рентгеновской дифракционной картины, при исследовании тонких приповерхностных слоев недостаточно информативны, а рентгеновская рефлекто-метрия, хотя и позволяет исследовать достаточно тонкие аморфные поверх-
Глава I, §
Впервые точный теоретический анализ явления зеркального отражения рентгеновских лучей в условиях скользящей некомпланарной дифракции от идеального кристалла и кристалла с аморфной пленкой на поверхности был проведен в работах В.А. Бушуева и А.П. Орешко [152-158]. Показано, что наличие на поверхности аморфной пленки с толщиной даже несколько атомных слоев приводит к кардинальному изменению кривых зеркального отражения [154-158]. На основе развитой теории в работах [159-163] впервые экспериментально исследовано угловое поведение интенсивности 30 и путем математического моделирования кривых 30 в условиях скользящей дифракции определены толщина и плотность тонкого (2.8 нм) естественного окисла БЮг на поверхности исследуемого монокристалла кремния.
Угловые зависимости интенсивности зеркального отражения также обладают высокой чувствительностью к наличию, толщине, деформации и степени аморфизации ультратонкой (единицы нанометров) кристаллической пленки на поверхности кристалла как с одинаковыми [164, 165], так и с различными [166] тангенциальными компонентами векторов обратной решетки.
В работах [161, 167-172] показано, что угловые зависимости интенсивности зеркального отражения обладают высокой чувствительностью к толщине (на уровне долей нанометров), числу (на уровне единиц бислоев) и параметрам слоев многослойных периодических аморфных [161, 167-170], кристаллических [161, 167-172] и аморфно-кристаллических [171] структур. Для описания зеркального отражения от произвольных многослойных кристаллических структур при одновременном выполнении условий дифракции получен новый тип рекуррентных соотношений [167, 169]. В отличие от формул Дарвина и Колпакова (см., например, [122]) полученные соотношения позволяют вычислять амплитуды волн во всех слоях, а в частном случае аморфных слоев эти соотношения сводятся к известным формулам Парратта [29].
Обзор полученных в работах В.А. Бушуева и А.П. Орешко результатов можно найти в [173].