RU1835486C

RU1835486C - Determination method for thin-film structuresъ thicknesses

Info

Publication number: RU1835486C
Application number: SU904843995A
Authority: RU
Inventors: Владимир Витальевич Рыбалко
Original assignee: Московский Институт Электронного Машиностроения
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1993-08-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл высоколокального контрол тонкопленочных структур, имеющих сложную морфологию . Цель изобретени - повышение достоверности определени толщин при анализе слоев, имеющих переменную толщину . Структуру облучают сфокусированным электронным пучком и регистрируют рентгеновское излучение, генерируемое подложкой с двум длинами волн, лежащими соответственно в област х наименьшего и наибольшего поглощени рентгеновского излучени материалом пленки, а сфокусированный электронный поток позиционируют в пределах участка, регистрируемый сигнал с которого имеет посто нную амплитуду. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.The invention relates to measuring technique and can be used for high-resolution testing of thin-film structures having complex morphology. The purpose of the invention is to increase the reliability of determining thicknesses in the analysis of layers having a variable thickness. The structure is irradiated with a focused electron beam and the x-ray radiation generated by the substrate with two wavelengths lying respectively in the regions of the smallest and greatest x-ray absorption by the film material is recorded, and the focused electron flux is positioned within the region whose recorded signal has a constant amplitude. 1 s.p. f-ly. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть ивпользовано дл высоколокального контрол тонкопленочных структур, имеющих сложную морфологию .The invention relates to measuring technique and can be used for high-resolution testing of thin-film structures having complex morphology.

Цель изобретени - повышение достоверности определени при анализе слоев, имеющих переменную толщину.The purpose of the invention is to increase the reliability of determination in the analysis of layers having a variable thickness.

На чертеже приведены внешний вид тестируемой структуры и зависимость амплитуды регистрируемого сигнала от положени 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 излучени .The drawing shows the appearance of the tested structure and the dependence of the amplitude of the recorded signal on the position of the electron flux on the surface of the structure, where the probing electron flux 1, the detected x-ray radiation 2, the test film layer 3, the substrate 4, the information x-ray generation region 5 are indicated.

Примером конкретного выполнени способа вл етс определение профил заполнени и карманов подложки оксидным защитным слоем, сформированным на поверхности кремниевой профилированнойAn example of a specific implementation of the method is the determination of the filling profile and pockets of the substrate with an oxide protective layer formed on the surface of the silicon profiled

f пластины. Ожидаемый диапазон изменени толщины оксидного сло лежит в пределах от 0,15. до 2,5 мкм. Исход из ожидаемой толщины тестируемого сло , энергию зондирующего потока электронов выбирают равной 35 кэВ. Облуча фрагмент структуры , соответствующей карману, потоком электронов регистрируют рентгеновское излучение с длиной волны 7,13 А. Фокусиру пучок и перемеща его в пределах указанно . го фрагмента, добиваютс по влени участка на линии сканировани пучка (см. участок xi1-x21 на фигуре). После этого облучают сфокусированным пучком точку поверхности , лежащую между координатами xi ; ха регистрируют интенсивности рентгеновского излучени с длинами волн, соответствуюсл Сf plates. The expected range of oxide layer thickness ranges from 0.15. up to 2.5 microns. Based on the expected thickness of the test layer, the energy of the probing electron flow is chosen equal to 35 keV. By irradiating a fragment of the structure corresponding to the pocket, X-ray radiation with a wavelength of 7.13 A is detected by an electron beam by focusing the beam and moving it within the limits indicated. of the first fragment, the appearance of a section on the beam scanning line is achieved (see section xi1-x21 in the figure). After that, a surface point lying between the coordinates xi is irradiated with a focused beam; Xa, the intensities of X-rays with wavelengths corresponding to C

QOQO

со слsince

0000

щими максимуму прозрачности и поглощени излучени оксидом кремни . Далее измер ют отношение сигнал-шум обоих сигналов: 6,3 и 4,2. После чего по сигналу, имеющему меньшую зашумленность, оценивают толщину оксидного сло , заполн ющего карман в подложке. Оценка может осуществл тьс сравнением с эталоном или по номограммам. Более достоверный результат получают, использу эталон. В этом случае в качестве эталона берут структуру, представл ющую собой кремниевую подложку со сформированным на ее поверхности клинообразным оксидным слоем.maximizing transparency and absorption of radiation by silicon oxide. Next, the signal-to-noise ratio of both signals is measured: 6.3 and 4.2. Then, the thickness of the oxide layer filling the pocket in the substrate is estimated from a signal having less noise. Evaluation can be carried out by comparison with a reference or by nomograms. A more reliable result is obtained using the standard. In this case, a structure is taken as a reference, which is a silicon substrate with a wedge-shaped oxide layer formed on its surface.

Другой пример за вленного способа- предусматривает определение толщины островной пленки серебра, нанесенной на мо-; либденовую подложку. Така структура вл етс основой серебр но-цезиевых фоточувствительных автоэмиссионных пленочных систем. В св зи с тем, что размеры островков серебра не превосход т дес тых 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 дополнительна погрешность .из-за использовани в качестве информационного излучени рентгеновского потока материала тестируемой пленки. Данный же способ свободен от указанных выше источников возникновени погрешности определени толщины сло , 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 по влени однородных по интенсивности участков. Эти участки о- ответствуют островкам серебра. Облучают такой островок и регистрируют характеристическое излучение от молибдена на двухAnother example of the inventive method involves determining the thickness of the island film of silver deposited on mo-; libden substrate. Such a structure is the basis of silver-cesium photosensitive field-emission film systems. Due to the fact that the size of the silver islands does not exceed a tenth of a micrometer, control of their x-ray probe radiation will lead to an error proportional to the film continuity coefficient. In addition, due to the possible illumination of silver by x-ray radiation of the substrate material, an additional error arises in the prototype method due to the use of the test film material as the x-ray flux. The same method is free from the above sources of errors in determining the thickness of the layer. In accordance with the method, a surface fragment is irradiated with an electron beam with an electron energy of 40 keV and a beam current of 10 A, the beam is scanned and focused until areas of uniform intensity are observed. These sites correspond to islands of silver. Such an island is irradiated and the characteristic radiation from molybdenum is recorded on two

ооoo

длинах волн 5,4 А и 4 А . Выбирают из них имеющее максимальное отношение сигналшум 9,8 и по эталону или по номограммам определ ю искомую толщину, равнуюwavelengths of 5.4 A and 4 A. Select from them a signal noise having a maximum ratio of 9.8 and determine the desired thickness by the standard or nomograms, equal to

оabout

120 А . В этом случае берут отношение сигналов , полученных на двух длинах волн, и по120 A. In this case, take the ratio of signals received at two wavelengths, and for

их отношению с помощью номограмм определ ют толщину пленки. Способ позвол ет с высокой локальностью и достоверностью проводить контроль тонкопленочных структур с рко выраженной морфологией.their ratio using the nomograms determine the thickness of the film. The method allows to control thin film structures with a pronounced morphology with high locality and reliability.

Форму л а изобретени SUMMARY OF THE INVENTION

Claims

1. The method of determining the thickness of thin-film structures, namely, that the primary radiation flux is directed to the object to be controlled, the amplitude is measured

secondary radiation, characterized in that, in order to increase the reliability in the analysis of layers having a variable thickness, the object is monitored by a stream of electrons and the incident radiation is detected. In this case, x-ray radiation with two wavelengths corresponding to the regions of maximum and minimum X-ray absorption by the material of the film layer, the signal-to-noise ratio of each of the recorded signals is measured, and the thickness of the layer is limited by the maximum value of the indicated ratio.

2. The method according to claim 1, with the exception that the primary electron flux is moved within the controlled portion of the object, the change in the amplitude of the detected radiation is recorded, the electron flux is focused until the section c appears in the registered signal constant value of the signal amplitude. and position the focused electron beam within this region.

XL