WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Суть модели заключается в определении методом ГР фрактальной размерности системы идеальных двумерных объектов, расположенных с заданным процентом упорядочения, и отслеживании динамики ее изменения при варьировании геометрического местоположения объектов в системе. Элементарными объектами были выбраны окружности и квадраты. Совокупность таких элементов представлялась как горизонтальный срез трехмерной структуры. Изменяя начальные параметры в системе (процент порядка, количество элементов и т.д.), мы можем контролировать форму получаемых объектов и, соответственно, фрактальную размерность всей системы в целом. Чем сложнее форма полученных объектов, тем фрактальная размерность, как показано в работе, выше.

Моделируемая система подвергается геометрическим преобразованиям, суть которых заключается в сближении центров объектов без изменения их формы. Для каждого случая весь процесс разбивается на определенное количество шагов I, и для каждого шага подсчитывается величина фрактальной размерности D и количество объектов N. Каждый следующий шаг является приближением центров на 1% от начального расстояния между объектами.

Рисунок 10 – Изменение фрактальной размерности в системе при морфологических преобразованиях в случае 50% упорядочения (слева) и в случае 100% упорядочения (справа).

Как видно из графиков, при соприкосновении (слиянии) объектов фрактальная размерность резко возрастает, что обусловлено усложнением формы получаемого объекта. В результате многочисленных экспериментов нами было замечено, что при одновременном соприкосновении большого числа объектов изменение фрактальной размерности больше, чем при соприкосновении малого числа элементов. И это позволяет сделать заключение об упорядоченности или не упорядоченности системы в целом.

Это согласуется с результатами, полученными при изучении с поверхности образцов кремния, облученных ионами кобальта [14].

Сравнивая результаты, полученные на основе нашей модели, и результаты исследования изображений поверхности образцов CoSi2, можно сказать, что фрактальная размерность является критерием оценки порядка, а сама модель может служить инструментом для выявления степени упорядочения в системе.

Заключение Целью работы являлась разработка метода двухволновой рентгеновской рефлектометрии для экспресс-анализа одно- и многослойных структур. Основным отличием от одноволнового метода является увеличенный набор экспериментальных данных, которые благодаря уникальной измерительной схеме удается получать за одно измерение, что позволяет не только сократить количество итераций при последующей компьютерной обработке, но увеличить точность измерений и обойти некоторые ограничения одноволнового метода. Для компьютерного анализа экспериментальных данных в работе был использован генетический алгоритм оптимизации. Хотя такого рода алгоритмы уже применялись для расчета данных рентгеновской рефлектометрии, применительно к двухволновому методу он был использован впервые. Для исследования выбирались структуры, используемые в реальном микроэлектронном производстве, поскольку они представляют большой интерес для технологов и исследователей, а так же с целью демонстрации принципиальных возможностей и преимуществ двухволновой рентгеновской рефлектометрии. В работе с помощью указанного метода были исследованы образцы одно- и многослойных структур различных материалов. В результате исследований были сформулированы следующие выводы.

В отличие от одноволновой рентгеновской рефлектометрии, двухволновая измерительная схема, подразумевающая использование при расчете отношения интенсивностей, позволяет прецизионно определять толщины и плотности сформированных дискретных структур, а так же проводить контроль качества границ раздела таких пленок. Относительная рентгеновская рефлектометрия скользящего падения может быть использована для точного определения параметров дискретных структур наноразмерной толщины, полученных напылением через маску или с помощью литографии, и благодаря своим преимуществам может быть успешно использована в микроэлектронном производстве.

Двухволновая рентгеновская рефлектометрия может давать информацию о структурах не только однородных по своему составу, но и неоднородных. Такая неоднородность может возникать во время технологических обработок. Использование отношения интенсивностей отраженного сигнала для расчета параметров структуры является критически важным условием точного их определения, а результаты такого расчета отлично согласуются с экспериментом, независимо от выбранной длины волны. Как выяснилось из данных, представленных в работе, вычисление параметров тонких пленок из отношения интенсивностей позволяет не только избавиться от влияния геометрических факторов, приборных эффектов и др. [15], но дает принципиальное преимущество, состоящее в том, что набор переменных в этом случае сокращается до одного фиксированного значения, которое, как наиболее точное, дает удовлетворительные результаты при выявлении расчетного значения и сравнении его с экспериментом.

Сравнительные эксперименты одноволновой и двухволновой рентгеновской рефлектометрии на образцах многослойных рентгеновских зеркал, состоящих из различных материалов, показали принципиальные преимущества двухволновой измерительной схемы.

В комбинации с методом рентгеновского рассеяния, двухволновая рентгеновская рефлектометрия позволяет точно определять величины шероховатостей поверхности и захороненных слоев. В рамках развития метода в работе была сделана попытка связать методы исследования морфологии поверхности рентгеновскими и зондовыми методами на основе фрактального подхода к анализу поверхности. Основной целью было исследование упорядоченных структур на поверхности полупроводников. Такого рода структуры в последнее время являются объектами пристального внимания различных научных групп. В результате исследований было показано, что количественный параметр фрактальная размерность может являться критерием оценки упорядоченности, и может быть получен из данных рентгеновского рассеяния и зондовых методов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

А1. С.А. Апрелов, Г.Н. Гайдуков, Н.Н. Герасименко и др.

«Фрактальный анализ самоорганизованных наноструктур в облучённых полупроводниках», Тезисы ФиПС, Москва, 2003.

А2. S.A. Aprelov, G.N. Gaidukov, N.N. Gerasimenko «Fractal analysis of self-organized structures in implanted semiconductors», Abstracts of ION-2004, Poland.

А3. A.G. Touryanski, N.N. Gerasimenko, S.A. Aprelov, I.V. Pirshin, A.I.

Poprygo, V.M. Senkov «Investigation of ion - implanted layers by X-ray reflectometry method», Abstracts of II International conference on XRay and Neutron Capillary Optics, 22-26 September 2004 Zvenigorod, Russia.

А4. С.А. Апрелов, А.Г. Турьянский, Н.Н. Герасименко, А.Н. Тарасенков «Анализ результатов прецизионного изменения параметров многослойных структур», тезисы 6-го Международного Уральского Семинара «Радиационная физика металлов и сплавов» (Снежинск, Россия, 20 –26 февраля, 2005).

А5. S.A. Aprelov, G.N. Gaidukov, N.N. Gerasimenko «Fractal analysis of self-organized structures in implanted semiconductors», Abstracts of 17th International Conference on Ion Beam Analysis, А6. S.A. Aprelov, N.N. Gerasimenko, A.G. Touriyanski, I.V. Pirshin, E.N. Ribachek «Standard and two-wavelength X-ray reflectometry for investigation of nano-size layers», Abstracts of XVIII International conference on X-ray optics and microanalysis, Italy, 2005.

А7. S.A. Aprelov, N.N. Gerasimenko «Fractal analysis of self-organized structures in implanted semiconductors», Abstracts of 14th International conference Surface Modification of Materials by Ion Beams (SMMIB), 4-9 September, Turkey 2005.

А8. Н.Н. Герасименко, Н.Н. Герасименко, Ю.Н. Пархоменко, В.Ю Троицкий, С.А. Апрелов «Термооптические эффекты, связанные с поверхностными структурными нарушениями на кремнии», тезисы XVII Международной конференции «Взаимодействие Ионов с Тврдым Телом», Звенигород, Август 2005.

А9. Н.Н. Герасименко, С.А. Апрелов «Радиационные методы в нанотехнологии» тезисы XVI Международной конференции по электростатическим ускорителям и пучковым технологиям Обнинск, 06-08 июня 2006.

А10. S.A. Aprelov, N.N. Gerasimenko, I.V. Pirshin, V.M. Senkov, A.G. Touriyanski «Standard and two-wavelength X-ray reflectometry for investigation of nano-size layers» Abstracts of IC Nanostructured Materials (NANOMAT 2006) Turkey, 21-23 June 2006.

А11. S.A. Aprelov,N.N. Gerasimenko, I.V. Pirshin, V.M. Senkov, A.G. Touriyanski «Standard and two-wavelength X-ray reflectometry for investigation of nano-size layers» Abstracts of European Conference on X-Ray Spectrometry (EXRS 2006) France, 19-23 June 2006.

А12. S.A. Aprelov, N.N. Gerasimenko, N.A. Medetov «Fractal analysis of self-organized structures in implanted semiconductors» Abstracts of Ion Beam Modification of Materials, Italy 19-24 September 2006.

А13. S.A. Aprelov, N.N. Gerasimenko, N.A. Medetov «Why the F+ ion implantation can stop boron diffusion in Si» Abstracts of Ion Beam Modification of Materials, Italy 19-24 September 2006.

А14. С.А. Апрелов, С.В. Калинин «Разработка методов рентгеновской рефлектометрии для исследования сверхтонких пленок» тезисы всероссийской конференции инновационных проектов аспирантов и студентов «Индустрия наносистем и материалов» Зеленоград, 2929 сентября 2006 г.

А15. С.А. Апрелов, Н.Н. Герасименко, А.Г. Турьянский «Рентгеновские методы исследования параметров наноструктур», тезисы 7-го Международного Уральского Семинара «Радиационная физика металлов и сплавов» (Снежинск, Россия, 25 февраля, 2007).

А16. С.А. Апрелов, Г.Н. Гайдуков, Н.Н. Герасименко, Н.А. Медетов «Фрактальный анализ упорядоченности поверхностных микроструктур», Изв. ВУЗов: Электроника, №2, 2004 г., с. 25-32.

А17. A.G. Touryanski, N.N. Gerasimenko, S.A. Aprelov, I.V. Pirshin, A.I. Poprygo, V.M. Senkov «Investigation of ion - implanted layers by X-ray reflectometry method», Proceedings of II International conference on X-Ray and Neutron Capillary Optics, Proceedings of SPIE, Vol.

5943, pp.143-149, 22-26 September 2004 Zvenigorod, Russia.

А18. С.А. Апрелов, В.М. Сенков, Н.Н. Герасименко, А.Г. Турьянский, Е.Н. Рыбачек «Рентгеновская двухволновая рефлектометрия пленок металлов и силицидов металлов на кремнии», Изв. ВУЗов:

Электроника №5 2006 г с. 27-34.

А19. А.Г. Турьянский, С.А. Апрелов, Н.Н. Герасименко, И.В. Пиршин, В.М. Сенков «Относительная рентгеновская рефлектометрия дискретных слоистых структур» Письма в ЖТФ 2007, т. 33, № 5, с. 87–94.

А20. Н.Н. Герасименко, С.А. Апрелов «Фрактальные методы анализа степени упорядоченности наноструктур» Российские Нанотехнологии №1-2 т. 2, 2007 г, c. 136-139.

А21. A.G. Turyanskii, S.A. Aprelov, N.N. Gerasimenko et al. «Relative Xray Reflectometry of Discrete Layered Structures» Technical Physics Letters, 2007, Vol. 33, No. 3, pp. 224–227.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1 C. Lavoie, F.M. d’Heurle, C. Detavernier and C. Cabral Jr. «Towards Implementation of a Nickel Silicide Process for CMOS technologies» Microelectronic Engineering 70 (2003) 144-157.

2 L.G. Parratt «Surface Studies of Solids by Total Reflection of X-Rays» Phys. Rev., 95, 359-369 (1954).

3 P. Croce, L. Nevot // Revue Phys Appi., vol 11, p. 113 (1976).

4 B.L. Henke, E.M. Gullikson and J.C. Davis, «X-Ray Interactions:

Photoabsorption, Scattering, Transmission, and Reflection at E = 5030,000 eV, Z = 1-92» Atomic Data and Nuclear Data Tables Vol. (Issue 2), 181-342 (July 1993) 5 А.Г. Турьянский, А.В. Виноградов, И.В. Пиршин. // ПТЭ, 1, (1999).

6 «Lange’s Handbook of Chemistry» McGraw-Hill, Inc. 1979. 12th Edition.

7 Герасименко Н.Н., Жуков А.А., Герасименко Н.Н. (мл.), Тарасенков А.Н., Ловягин И.В. «Аномальное дефектообразование в монокристаллическом кремнии при имплантации ионов фтора» Известия ВУЗов: Электроника №4-5 2005 с. 185-187.

8 Герасименко Н.Н. (мл.), Герасименко Н.Н., Троицкий В.Ю., Пархоменко Ю.Н. «Термооптический контроль состояния поверхности кремния» Известия ВУЗов: Материалы электронной техники, 2004, № 12, с. 20-24.

9 «Физические процессы в облученных полупроводниках» Под ред.

Смирнова Л.С.. Наука, Новосибирск (1977). 256 с.

10 Ono Y., Kimura Y., Ohta Y., and Nishida N. «Antireflection effect in ultrahigh spatial-frequency holographic relief gratings»Appl. Opt., 26, 1142 (1987).

11 J.M. Gomez-Rodriguez, A.M. Baro, R.C. Salvarezza «Fractal Characterization of Gold Deposits by Scanning Tunneling Microscopy» Journal of Vacuum Science and Technology B. - 1991. - Vol.9. - No 2. - pp.495-499.

12 S.K. Sinha, // J. Phys. III 4 (1994) 1543.

13 K.N. Stoev, K. Sakurai // Spectrochimica Acta Part B 54 (1999) 41-82.

14 Н.Н. Герасименко, М.Н. Павлюченко, К.К. Джаманбалин «Фрактальный анализ поверхности CoSi2, полученного ионным синтезом» // Известия ВУЗов. Электроника №6, 2002 г.

15 Н.Л. Попов, Ю.А. Успенский, А.Г. Турьянский и др. «Определение Параметров Многослойных Наноструктур с Помощью Двухволновой Рентгеновской Рефлектометрии» ФТП, 2003, том 37, вып. 6.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






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