Многоволновая рентгеновская рефлектометрия для анализа многокомпонентных пространственно упорядоченных структур

• Автор: Апрелов, Сергей Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Актуальность проблемы

Цель работы

Научная новизна

Практическая ценность

Положения, выносимые на защиту

Апробация работы

Содержание работы

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.1 Введение

1.2 Анализ микро- и наноструктур рентгеновскими методами

1.2.1 Угловая зависимость коэффициента зеркального отражения

1.2.2 Особенности использования двухволновой рентгеновской рефлектометрии
1.2.3 Рассеяние рентгеновского излучения
1.2.4 Расчет параметров многослойных структур
1.2.5 Расчет коэффициента отражения рентгеновского излучения
1.2.6 Генетический алгоритм поиска глобального минимума функционала невязки
1.3 Фрактальный метод исследования упорядоченности самоорганизованных
микро- и наноструктур
1.3.1 Упорядоченные структуры на поверхности
1.3.2 Степень упорядочения
1.3.3 Фрактальная размерность
1.4 Заключение
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОНКИХ ПЛЕНОК
МЕТАЛЛОВ И СИЛИЦИДОВ
2.1 Методика эксперимента
2.1.1 Подготовка экспериментальных образцов
2.2 Расчет параметров слоев никеля и силицидов никеля

2.2.1 Параметры структуры N1 на подложке 5Ю„
2.2.2 Параметры структуры N1 на подложке
2.2.3 Параметры структуры N151 на подложке
2.2.4 Параметры структуры №512 на подложке
2.3 Исследование параметров дискретных структур на поверхности подложек 51
2.4 Исследование параметров кремния, имплантированного фтором
2.5 Основные результаты и выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МНОГОСЛОЙНЫХ
СТРУКТУР МЕТОДОМ ДВУХВОЛНОВОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ
3.1 Методика эксперимента
3.1.1 Подготовка экспериментальных образцов
3.2 Расчет параметров многослойных рентгеновских зеркал
3.2.1 Параметры многослойной структуры Мо/51
3.2.2 Параметры многослойной структуры С-л/АС-з/?3
3.2.3 Параметры многослойной структуры 1!ЪпТе
3.3 Основные результаты и выводы
4 ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УПОРЯДОЧЕННОСТИ
ПОВЕРХНОСТНЫХ МИКРОСТРУКТУР
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность проблемы
Развитие микро- и наноэлектроники требует все более совершенных методов исследования ультратонких приповерхностных слоев и эпитаксиальных пленок. Особенно интересными для исследований представляются упорядоченные многослойные структуры (МС) на основе таких пленок. Слоистые структуры играют фундаментальную роль в современной технологии. В рентгеновской оптике МС используются для создания рентгеновских зеркал различных диапазонов излучения. В полупроводниковой наноэлектронике МС используются для создания квантовых ям, а в приборостроении для лазеров, солнечных элементов, СВЧ-генераторов и т.д. Наибольший интерес для технологов и исследователей представляют профили распределения электронной плотности и магнитных аномалий вблизи поверхности и на границах раздела МС. Основной целью таких исследований является контроль технологических параметров (толщина, композиция состава, величина шероховатости), поскольку даже небольшая их модификация в некоторых случаях может повлечь критические изменения служебных характеристик конечных приборов на основе МС.
Существует целый спектр методов для контроля параметров МС: просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), эллипсометрия, рентгеновская рефлектометрия, рамановская спектроскопия и др. Метод ПЭМ позволяет извлекать информацию о структуре отдельных межслойных границ, включая проявления межслойной диффузии и химических реакций. Эллипсометрия применяется для точного определения толщин и диэлектрических проницаемостей тонких пленок.
Однако наиболее гибкими и точными, на наш взгляд, являются рентгеновские методы контроля параметров МС, основанные на измерении угловой зависимости интенсивности зеркального отражения и интенсивности

изображение. Подобно предыдущему методу, величина фрактальной размерности с1 определяется по графику логарифмической зависимости о2 от В.
В работе [111], авторами Гомес-Родригесом (ГР) и др., предложен способ определения фрактальной размерности на основе анализа трехмерных СТМ-изображений. Самоподобная поверхность с помощью компьютерного моделирования рассекается в горизонтальном направлении, образуя, тем самым, на поверхности образца «островки» или «озера». Затем, вычисляется зависимость периметра Г от площади А для каждого из островков. I и А для объектов в системе связаны соотношением:
ЦЗ) = ус1’Ат, (38)
где у - константа, 3' - фрактальная размерность береговой линии озер, 5 - величина измерения. Величина измерения 5 (число пикселей в нм) будет равна общей длине сканирования, разделенной на число пикселей в каждом направлении. Фрактальная размерность трехмерной поверхности 3 связана с сГ соотношением:
(Г = с1-1 (39)
Периметр, площадь, а следовательно и фрактальная размерность при расчете этим методом зависят от выбора величины измерения. Тем не менее, фрактальная размерность (X представляет собой коэффициент МНК-прямой построенной на логарифмическом графике зависимости Ь от А, независимо от величины измерения. Основным условием является то, что для точного вычисления небольших объектов цифрового изображения величина измерения £должна быть достаточно малой величиной.
Все перечисленные способы математического расчета ФР основаны на анализе данных СЗМ. Однако, существуют и другие экспериментальные методы, позволяющие количественно определять фрактальные параметры образцов.