Введение к работе
Актуальность работы. Явление вторичной электронной эмиссии (ВЭЭ) представляет огромный научный и практический интерес. Оно лежит в основе работы большого числа приборов, в частности - растрового электронного микроскопа (РЭМ), работающего в режима сбора вторичных медленных электронов (ВМЭ). РЭМ широко используется в науко и технике для изучения субмгосронных рельефных поверхностей, например, элементов микросхем. Но' решение прикладных метрологических задач с помощью РЭМ затруднено из-за недостаточной изученности физических механизмов, лежащих, в основе генерации вторичных электронов (ВЭ) и их взаимодействия с рельефом поверхности, а также природы формирования изображения в микроскопе при сканировании тонким электронным зондом субмикронного элемента микрорельефа.
В связи с этим наиболее остро стоит Еопрос о проведении систематического исследования вторичной электронной эмиссии рельефной поверхности. Необходимо изучить закономерности влияния параметров рельефа и электронного зонда на характеристики вторичной электронной эмиссии. Кроме того очень важным для практических применений представляется разработка конкретных методов калибровки РЭМ и измерения с их помощью размеров суб-кикронвых элементов рельефной поверхности. Цель диссертационной работы состояла в получении информации о закономерностях вторичной электронной эмиссии кикрорельефной поверхности кремния, необходимой при диагностике методами РЭМ субкикронннх элементов твердотельных структур. Научная новизна работы
I. Сформулированы црикч?"" исследования вторичной электронной эмиссии рельефной поверхности.в РЭМ, основанные на безмодельном- ана г ;тзе видеосигнала. На их базе разработаны практические метода калибровки РЭМ, позволяйте определить увеличение микроскопа, диаметр его зонда и значение сдвига максимума видеосигнала относительно координаты стенки щели.
2. Проведены исследования зависимости вторичной электронной
эмиссии от ииршш и глубины рельефа, от анергии электронов
пучка и угла наклона оси.зонла РЭМ. Установлено, что при
анергиях первичных электронов К, меньших пороговой Ей, все
закономерности ВЭЭ определяются классическим механизмом ге
нерации вторичных медленных электронов, основанным на мно
гократном рассеянии первичных электронов и ионизации ими
атомов вещества. При Е > Efe доминирует квантовый механизм
-- (оффект "стряхивания" поверхностных электронов налетающим электроном), а в переходной оОласти В ~ Еь часть характеристик видеосигнала определяются классическим, а другая -квантовым механизмами генерации вторичных медленных электронов. Произведена оценка пороговой энергии Ей.
3. Предложена линейная геометрическая модель (ЛГМ) сбора вто-
- ричшх медленных электронов и_ осуществлена ее! эксперимен
тальная проверка. Показано, что результаты измерений от
дельных элементов видеосигналов (ВС) удается описать с по
мощью ЛГМ, но все вместе они не поддаются описанию одной
угловой зависимостью вылета вторичных электронов, что ука-'
заваэт на нелинойный характер взаимодействия вторичного
электрона с рельефом поверхности.
Научная и практическая ценность работы
. Предложены пять практических метода калибровки РЭМ, основанных на сформулированных принципах Оеэшдельного анализа : ;еосигнала.
Разработан и экспериментально обоснован метод измерений линейных размеров рельефных прямоугойьных структур с помощью РЭМС не зависящий от материала„ из которого изготовлены эти структуры, и их параметров.
Получены результаты исследования вторичной электронной ашссин в зависимости от ширины к глубины рельофа, а также от анергии первичных алэктронов ж угла наклона оси зонда РЭМ позволившие расширить возможности диагностики элементов субмікронного рельофа твердотельных структур методами РЗЫ»
Апробация работы, материалы диссертации были долокекы на
\
б Симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка, 1993), Мевдународяои научно-технической конференции "Микроэлектроника й информатика" (Москва, Зеленоград 1993), Международной конференции "Нако-2" (Москва, 1993), кекдународнон научно-технической конференнции "Микроэлектроника 94" (Черноголовка 1934), 16 Российской конференции по электронной микроскопии (Черноголовка 1994), а также на семинарах в ИОФ РАН, МГУ. Публикации. По результатам диссертации опубликовано 12 печатных работ список которых приведен в конце автореферата. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 180 страницы, включая 59 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 117 наименований.
