WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Материал Параметры #1 #2 #3 #Шероховатость, нм 0,7 0,9 0,1 0,SiOТолщина, нм 4,3 4,3 5,9 5,Плотность, г/см3 1,83 1,69 1,7 1,Si Шероховатость, нм 0,1 0,1 0,1 0,(Нарушенный Толщина, нм 42,0 83,3 41,2 слой) Плотность, г/см3 2,29 2,29 2,29 2,Шероховатость, нм 0,1 0,1 0,1 0,Si (Подложка) Толщина, нм Плотность, г/см3 2,Таким образом, толщина нарушенного слоя определяется условиями имплантации, т.е. при облучении через плнку оксида толщина нарушенного слоя уменьшается на толщину оксида, что напрямую связано с профилем распределения потерь энергий налетающих ионов на упругие соударения и, соответственно, с профилем распределения вторичных радиационных дефектов (рис. 8).

Нарастание окисла напрямую связано с дозой имплантации ионов фтора – толщина оксида, образовавшегося при комнатной температуре (время формирования более 10 дней после облучения), существенно превышает толщину оксида, образовавшегося при меньшей дозе облучения.

Анализ результатов, приведенных в таблице 2, позволяет обратить внимание и на другие особенности, которые, однако, подлежат дальнейшей тщательной проверке:

– Плотность нарушенного слоя отличается от плотности монокристаллического (ненарушенного) кремния (~2-3%). Это обстоятельство согласуется с моделью накопления дефектов вакансионного типа в максимуме потерь энергии на упругие соударения [9], которая основана на пространственном разделении вакансий и междоузельных атомов.

– Плотность естественного окисла с увеличением дозы уменьшается, причм наблюдается разница по плотности при облучении через плнку диоксида и без не таким образом, что плотность плнки при одинаковой дозе облучения больше на образцах, облученных через пленку предварительно нанесенного диоксида. Обе эти зависимости согласуются с предположением, что количество внедренного фтора определяет плотность нарастающего при хранении естественного окисла. Эти наблюдения могут быть сопоставлены с известным фактом [10], что скорость травления пленки диоксида, выращенной на поверхности кремния облученного ионами F+ увеличивается.

Таким образом, в главе показано, что использование отношения двух длин волн при расчте параметров структуры с помощью генетического алгоритма позволяет существенно снизить вероятность попадания в один из локальных минимумов выбранного функционала невязки. Для каждой из рассматриваемых длин волн может быть рассчитан свой функционал невязки, положение локальных минимумов в любом из них для различных длин волн в координатном поле могут совпадать, не совпадать и пересекаться. При совпадении локальных минимумов они сохраняются в функционале невязки для отношения, при пересечении и несовпадении они либо изменяют свою глубину, либо совсем исчезают.

Использование отношения при расчте параметров позволяет существенно увеличить вероятность нахождения глобального минимума функционала невязки. Этот факт позволяет более эффективно использовать возможности, заложенные в основу оптимизации поиска с помощью генетического алгоритма.

Также показано, что применение взаимодополняющих методов (ЭСХА и двухволновая рефлектометрия) позволяет однозначно интерпретировать результаты измерений неоднородных структур, подвергшихся технологическим обработкам (например, силицидов металлов).

Показано, что метод рентгеновской рефлектометрии в комбинации с предложенным алгоритмом расчта может быть успешно использован для точного определения параметров дискретных структур наноразмерной толщины, полученных напылением через маску или с помощью литографии. Одним, из таких параметров является процент заполнения плнкой исследуемого образца.

Показано, что использование двухволной рентгеновской рефлектометрии позволило подойти к решению проблем определения параметров имплантированных слоев без разрушения образца, а также к выявлению ранее неизвестных эффектов.

В главе 3 представлены результаты исследования параметров многослойных пространственно упорядоченных структур (рентгеновских зеркал), созданных на основе различных материалов методом одно- и двухволновой рентгеновской рефлектометрии.

Методика исследования таких структур двухволновым методом, в нашем случае, совпадает с методикой исследования пленок силицидов металлов, описанной в главе 2. Основным отличием является использование модифицированного ПО для компьютерного моделирования отражения от многослойной упорядоченной структуры.

Исследования одноволновым методом проводились на установке DDiscover (Bruker AXS). Мощность источника рентгеновского излучения составила 2,0 кВт, рабочий ток 40 мА, напряжение на трубке 40 кВ. Для исследований использовалась -линия характеристического излучения трубки с медным анодом. Параллельный монохроматический пучок получали с помощью фокусирующего зеркала Гебеля, после которого был установлен щелевой монохроматор (типа монохроматора Бартеля) с четырьмя отражениями типа Ge(022). Время измерения в угловой точке (экспозиция) составила 5 секунд. Перед детектором ставили щель шириной 0,1 мм.

На первом этапе проводилась съемка экспериментальных зависимостей коэффициента отражения от угла скольжения, на втором определялись основные структурные параметры МС: период структуры – d, доля сильно поглощающего вещества в периоде – и глубина переходной области –, плотность сильно поглощающего материала –.

Образец многослойного рентгеновского зеркала на основе пары Mo/Si был получен технологами Института прикладной оптики им.

Фраунгофера (Ена, Германия) с помощью последовательного магнетронного напыления слоев Mo и Si на стандартный кремниевый диск (100). Подложка специально не подогревалась. Исследуемые образцы имели площадь ~1020 мм2. Пара материалов Mo/Si довольно часто используется для создания на их основе рентгеновских зеркал (в том числе, нормального падения). Однако, с помощью двухволновой методики такая структура исследовалась впервые.

Многослойная периодическая структура Ti-ZnTe подготавливалась методом магнетронного распыления в атмосфере аргона из двух источников. Скорость напыления составляла 0,05 нм/с. В качестве подложки использовался стандартный диск Si(100). Во время напыления подложка нагревалась до 400°C и прогревалась в течение 5 мин. Размер образца по диагонали составлял ~20 мм.

Образец многослойного углеродного рентгеновского зеркала (Сsp2/C-sp3) подготавливался с помощью осаждения плазмы в атмосфере Ar + C6H12 и магнетронного распыления источника графита. В качестве подложки использовались пластины плавленого кварца диаметром 30 мм со среднеквадратичной шероховатостью поверхности ~ 0,8 nm.

Для улучшения адгезии перед осаждением пластины были очищены плазмой. Исследуемые образцы имели площадь ~3050 мм2.

Из данных расчета удалось установить, что соответствие периодов для образца Mo-Si сохраняется вплоть до больших глубин, поскольку даже на достаточно больших углах скольжения полуширина пиков Брэгга остается небольшой и удовлетворительно согласуется с данными компьютерного расчета. По данным расчета однозначно удалось выявить количество периодов слоев Mo и Si – 20 периодов. Результаты компьютерного моделирования представлены в таблице 3. Доля сильно поглощающего вещества в периоде составила = 39%. Также удалось зафиксировать наличие оксида на подложке, однако из данных расчета точные значения параметров слоя выявить не представлялось возможным ввиду большой толщины сильнопоглощающего вещества, расположенного над окисной пленкой.

Таблица 3 – Параметры модельной многослойной структуры Mo/Si.

№ Материал Толщина слоя, нм Шероховатость, нм Плотность, г/см1 Si 4,89 0,13 2,2 Mo 2,71 0,21 10,3 Si 4,23 0,61 2,4 SiO2 ~2,00 ~0,4 ~2,5 Si 0,2 2,Результаты, полученные с помощью одноволнового метода, для этого образца удовлетворительно совпали с данными двухволнового метода.

Параметры образеца рентгеновского зеркала С-sp2/C-sp3 (С-С), полученные двумя методами, представлены в сводной таблице 4.

Таблица 4 – Сравнительные результаты анализа образца C-C Одноволновая Двухволновая № Исследуемый параметр методика методика 1 Толщина бислоя ~10,53 нм ~10,05 нм 2 Количество бислоев 35 3 Доля сильно поглощающего ~48% ~50% материала 4 C-sp3 2,12 нм C-sp3 1,2 нм Шероховатость компонентов бислоя C-sp2 1,36 нм C-sp2 2,1 нм 5 CO 1,35 г/смC-sp3 2,24 г/смПлотность компонентов бислоя C-sp3 = 2,2 г/смC-sp2 3,52 г/смC-sp2 = 3,5 г/см6 Шероховатость SiO2 3 нм 0,7 нм 7 Плотность SiO2 2,56 г/см3 2,56 г/смКак видно из таблицы 4, данные, полученные различными методами, сильно не согласованы, однако экспериментальная кривая, полученная с помощью «X-Ray Minilab», более детализирована. Это связано с тем, что в приборе «D8» используется практически на порядок более мощный источник рентгеновского излучения, что в результате является причиной сильной зашумленности экспериментальной кривой. Этот вывод позволяет нам опираться на данные двухволновой рентгеновской рефлектометрии, как на более точные. Соответствие периодов для данного образца сохраняется только вблизи поверхности, что было зафиксировано экспериментально.

Образец рентгеновского зеркала Ti/ZnTe также исследовался с помощью одно- и двухволнового метода. Для сравнения на рисунке 9 представлена I угловая зависимость, снятая для длины волны CuK с помощью «X-Ray Minilab» и «D8 Discover». Можно легко заметить, что часть осцилляций Киссиха на кривой, снятой 2 4 6 одноволновым методом,, градусы либо отсутствует, либо Рисунок 9 – Сравнение экспериментальных данных полученных с помощью «D8 Discover» сильно зашумлена – на (нижняя кривая) с данными полученными на рисунке отмечены установке «X-Ray Minilab» (верхняя кривая).

штрихом. Такое Штрихом отмечены пики, которые D8 не видит рассогласование в или не разрешает.

экспериментальных данных, влечет за собой увеличение погрешности при компьютерных расчетах, а возможно, и к ошибкам интерпретации данных.

При рефлектометрии решающим фактором для получения высокого углового разрешения является яркость рентгеновского источника и светосила измерительной схемы. По обоим параметрам «D8»обладает меньшими значениями. У прибора «MiniLab» размер проекции фокуса 0,028 мм2, для «D8» этот же параметр – 0,11 мм2, т.е. при равной мощности яркость источника «D8» в 6 раз меньше.

Таблица 5 – Сравнительные результаты анализа образца Ti/ZnTe Одноволновая Двухволновая № Исследуемый параметр методика методика 1 Толщина бислоя ~2,63 нм ~2,62 нм 2 Количество бислоев 11 3 Доля сильно поглощающего ~35% ~36% материала 4 TiO2 1,2 нм Ti 0,08 нм Шероховатость компонентов бислоя Ti 0,2 нм ZnTe 0,12 нм ZnTe 0,7 нм 5 TiO2 1,2 г/смTi 0,08 г/смПлотность компонентов бислоя Ti 0,2 г/смZnTe 0,12 г/смZnTe 0,7 г/см6 Шероховатость Si 1,12 нм 0,5 нм 7 Плотность Si 2,329 г/см3 2,33 г/смПри последовательной монохроматизации с помощью зеркала Гбеля и монохроматора по Бартелю эффективный коэффициент отражения при угловом растворе ~1 мин. составляет ~10%. «Minilab» обеспечивает ~30%, т.е. в 3 раза больше. Итого «Minilab» обладает преимуществом не менее чем на порядок, что подтверждают сравнительные измерения. Оптическая схема «D8» эффективна при работе с кристаллами на больших углах, когда перехватывается весь пучок после зеркала Гбеля с шириной сечения ~ 1 мм.

В сводной таблице 5 представлены численные параметры структуры Ti/ZnTe, измеренные одно- и двухволновым методами.

Из данных расчта сделан вывод о сильном рассогласовании периода бислоя.

Таким образом, в главе показано, что метод многоволновой рентгеновской рефлектометрии может быть успешно использован для количественного анализа степени упорядоченности многослойных пространственно упорядоченных структур. Выявлены преимущества предложенной измерительной схемы, которые заключаются в использовании источника излучения малой мощности, дающего возможность снизить зашумлнность экспериментальных данных, системы коллимации, позволяющей добиться более высокого разрешения, и использовании при математической обработке отношения нескольких длин волн, которое позволяет не только обойти ограничения, накладываемые геометрическими факторами, но и повысить точность измерений.

Глава 4 посвящена исследованию степени упорядоченности структур на поверхности с привлечением различных экспериментальных методов.

Показано, что в качестве количественного диагностического параметра, характеризующего степень упорядоченности объектов на поверхности, может быть использована фрактальная размерность.

Для расчта фрактальной размерности в работе использовался метод, предложенный авторами Гомес-Родригесом и др. (ГР) [11], 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 L от площади A для каждого из островков. L и A для объектов в системе связаны соотношением:

L( ) = dAd/2, (2) где – константа, d – фрактальная размерность береговой линии озер, – величина измерения. Величина измерения (число пикселей в нм) будет равна общей длине сканирования, разделенной на число пикселей в каждом направлении. Фрактальная размерность трехмерной поверхности d связана с d соотношением:

d = d – 1 (3) При изначально известном проценте порядка в системе мы можем определить фрактальную размерность, используя для этого различные методы (в нашем случае, метод Гомеса-Родригеса). Не имеет принципиального значения, какой метод выбран, так как фрактальная размерность является неизменной характеристикой системы для выбранного состояния и результаты, полученные различными способами, хорошо согласуются.

Метод Гомеса-Родригеса применим для анализа данных СЗМ.

Однако существуют и другие экспериментальные методы, позволяющие количественно определять фрактальные параметры образцов.

В работе [12] предложен способ моделирования рассеяния рентгеновского излучения шероховатой поверхностью на основании фрактального подхода в рамках динамической теории рассеяния рентгеновского излучения (приближения Борна для искаженных волн (DWBA)). Для описания поверхности в расчете используется корреляционная функция:

2h (4) C(R) exp( [R ]), где h – это параметр текстуры поверхности (параметр Харста [13]), а – длина корреляции шероховатости.

Величина h описывает фрактальные свойства поверхности (текстуру) и связана с фрактальной размерностью поверхности соотношением D 3 h (5) Разработана модель анализа упорядоченности на примере двухмерных систем, состоящих из различных типов объектов.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»