способ послойного анализа тонких пленок
Классы МПК: | G01N23/00 Исследование или анализ материалов радиационными методами, не отнесенными к группе 21/00 или 22/00, например с помощью рентгеновского излучения, нейтронного излучения |
Автор(ы): | Суржиков А.П., Притулов А.М., Гынгазов С.А., Чернявский А.В. |
Патентообладатель(и): | Томский политехнический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-03-10 публикация патента:
27.02.2002 |
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения распределения компонент тонкопленочных структур. Тонкую пленку наносят на подложку, на тонкую пленку накладывают металлическую диафрагму с отверстием, подложку с диафрагмой помещают в масс-спектрометр, снимают временной спектр вторичных ионов, определяют распределение компонент тонкой пленки по глубине травления, причем тонкую пленку наносят в виде круглого пятна так, чтобы пятно находилось в центре отверстия диафрагмы, а диаметр пятна определяют из определенного условия. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения распределения компонент тонких пленок. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ послойного анализа тонких пленок, заключающийся в том, что тонкую пленку наносят на подложку, на тонкую пленку накладывают металлическую диафрагму с отверстием, подложку с диафрагмой размещают в масс-спектрометр, снимают временной спектр вторичных ионов, соответствующих пленке и подложке, по результатам анализа временного спектра определяют распределение компонент тонкой пленки по глубине травления, отличающийся тем, что тонкую пленку наносят в виде круглого пятна так, чтобы пятно находилось в центре отверстия диафрагмы, а диаметр пятна определяют из условияd2/d1= 0,6,
где d1 - диаметр отверстия диафрагмы, мм;
d2 - диаметр пятна тонкой пленки, мм.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для определения распределения компонент тонкой пленки по глубине при изготовлении многослойных тонкопленочных структур и полупроводниковых приборов. Известен способ послойного анализа тонких пленок методом рентгено-структурного анализа (Горелик С. С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М., Металлургия, 1970). Недостатком способа является низкая разрешающая способность при определении распределения компонент тонкой пленки по глубине. Наиболее близким, принятым за прототип, является способ послойного анализа тонких пленок (Файнберг B.C., Рамендик Г.И. и др., ЖАХ, 1985, т. XL, вып. 5, 860-864 с. ). Согласно способу тонкую плену наносят на подложку, накрывают ее металлической диафрагмой с отверстием. Подложку с диафрагмой размещают в масс-спектрометре, снимают временной спектр вторичных ионов, по результатам анализа временного спектра определяют распределение компонент тонкой пленки по глубине. Недостатком способа является невысокая точность определения распределения компонент тонкой пленки по глубине. Способ основан на явлении эмиссии вторичных ионов из твердого тела в результате воздействия на него пучком ускоренных первичных ионов, имеющих энергию в диапазоне от 3 до 20 кэВ. В результате травления таким пучком проб на их поверхности образуется кратер эллипсообразной формы. В формировании сигнала вторичных ионов участвует не только низлежащий слой, но и достаточно протяженные боковые стенки ("эффект кратера"), что приводит к снижению точности получения информации о химическом составе слоя на заданной глубине. Задачей изобретения является повышение точности определения распределения компонент тонкой пленки по глубине. Решение данной задачи предлагается осуществлять способом послойного анализа, заключающимся в том, что тонкую пленку наносят на подложку в виде круглого пятна. Поверх пленки накладывают металлическую диафрагму с отверстием так, чтобы пятно находилось в центре отверстия. Подложку с диафрагмой размещают в масс-спектрометре. Снимают временной спектр вторичных ионов, соответствующих пленке и подложке. По результатам анализа временного спектра вторичных ионов определяют распределение компонент тонкой пленки по глубине травления. При нанесении тонкой пленки диаметр наносимого пятна определяют из условияd2/d1=0,6,
где d1 - диаметр отверстия диафрагмы, мм;
d2 - диаметр пятна тонкой пленки, мм. Значительное уменьшение вклада "эффекта кратера" в сигнал вторичных ионов достигается за счет оптимизации отношения d2/d1 таким образом, чтобы размеры пятна не распространялись на область боковых стенок кратера травления, а чувствительность установки, в то же время, оставалась на высоком уровне. Отсутствие компонент пленки на боковых стенках кратера травления способствует снижению действия "эффекта кратера", а следовательно, повышению точности определения распределения компонент тонкой пленки по глубине по результатам анализа временного спектра вторичных ионов. На фиг. 1 представлены кривые распределения концентрации моноэлементов при послойном анализе тонкой пленки. Кривая 1 построена для элемента подложки Si. Кривая 2 построена для алюминия в виде пленки, полностью покрывающей подложку. Кривая 3 построена для пленки алюминия на подложке в виде пятна при отношении диаметра пятна к диаметру отверстия диафрагмы, равном 0,6. Предложенный способ осуществляется следующим образом. Для нанесения тонкой пленки использовали способ термического испарения алюминия в вакууме с последующей конденсацией паров на подложке SiO2, который обеспечивает получение резкой границы "пленка-подложка". Толщину пленки L определяли расчетным путем, исходя из значения массы Мн навески, помещаемой в вольфрамовый тигель для испарения в вакууме, расстояния до подложки R, плотности вещества навески
![способ послойного анализа тонких пленок, патент № 2180109](/images/patents/290/2180109/961.gif)
![способ послойного анализа тонких пленок, патент № 2180109](/images/patents/290/2180109/2180109-2t.gif)
Тонкую пленку получали испарением в вакууме навески алюминия Мн=65 мг плотностью
![способ послойного анализа тонких пленок, патент № 2180109](/images/patents/290/2180109/961.gif)
![способ послойного анализа тонких пленок, патент № 2180109](/images/patents/290/2180004/8226.gif)
![способ послойного анализа тонких пленок, патент № 2180109](/images/patents/290/2180004/8226.gif)
![способ послойного анализа тонких пленок, патент № 2180109](/images/patents/290/2180109/2180109-3t.gif)
Класс G01N23/00 Исследование или анализ материалов радиационными методами, не отнесенными к группе 21/00 или 22/00, например с помощью рентгеновского излучения, нейтронного излучения