Диссертация (1105295)
Текст из файла
Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваФизический факультетКафедра физической электроникиНа правах рукописиКупреенко Степан ЮрьевичЭлектронная спектроскопия материалов и микроструктур в сканирующемэлектронном микроскопе01.04.04 – физическая электроникаДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:д. ф.-м. н., проф. Рау Э.И.Москва – 2017ОглавлениеВведение .......................................................................................................... 5Глава 1 Основные закономерности эмиссии обратнорассеянных ивторичных электронов (Обзор) ........................................................................
10§ 1.1 Угловые зависимости коэффициентов отражения и вторичнойэмиссии электронов для массивных мишеней ............................................... 101.1.1 Основные зависимости коэффициента отражения электронов......................................................................................................................... 101.1.2 Параметрические зависимости коэффициента вторичнойэмиссии электронов ...................................................................................... 15§ 1.2 Угловые зависимости энергетических спектров отражённых ивторичных электронов ......................................................................................
211.2.1 Угловые зависимости спектров отражённых электронов ....... 221.2.2 Угловые зависимости спектров вторичных электронов .......... 24§ 1.3 Зависимости коэффициента отражения для свободных плёнок иструктур типа “плёнка на подложке” .............................................................. 29§ 1.4 Анализ существующих методов восстановления профиляповерхности .......................................................................................................
31Глава 2 Некоторые прикладные вопросы спектроскопииотражённых и вторичных электронов от проводящих мишеней в СЭМ 35§ 2.1 Уточнение характеристических параметров отражённыхэлектронов для массивных и плёночных образцов ....................................... 352.1.1 Расчёт коэффициента отражения для плёночных структур .... 352.1.2 Эмпирическое выражение для энергетических спектровотражённых электронов................................................................................
382.1.3 Эмпирические выражения для наиболее вероятной и среднейэнергии отражённых электронов ................................................................. 41§ 2.2 Оптимизация кольцевых детекторов обратнорассеянныхэлектронов в СЭМ ............................................................................................. 442.2.1 Задача исследования .................................................................... 442.2.2 Расчёт оптимальных параметров кольцевых детекторов ........
452.2.3 К вопросу о разделении топографического откомпозиционного контрастов ...................................................................... 522§ 2.3 Определение толщин плёночных покрытий по интегральномусигналу отражённых электронов ..................................................................... 55§ 2.4 Определение толщин ультратонких поверхностных плёнок поэнергетическим спектрам ОЭ .......................................................................... 572.4.1 Экспериментальные результаты................................................. 582.4.2 Выбор метода определения толщин плёночных покрытий поэнергетическим спектрам отражённых электронов ..................................
66§ 2.5 Трёхмерная реконструкция профиля поверхности вотфильтрованных по энергии отражённых и вторичных электронах ......... 692.5.1 Предпосылки создания метода трёхмерной реконструкциирельефа поверхности в отфильтрованных по энергии вторичных иотражённых электронах ................................................................................ 692.5.2 Эксперимент ................................................................................. 71Глава 3 Электронная спектроскопия диэлектрических мишеней приэлектронном облучении ..................................................................................... 80§ 3.1 Критический анализ основных противоречий традиционныхмоделей зарядки диэлектрических мишеней.
Постановка задачи ............... 81§ 3.2 Методики экспериментов ................................................................ 843.2.1 Выбор методов определения поверхностных потенциаловдиэлектрических мишеней в СЭМ .............................................................. 843.2.2 Оценка зарядовых потенциалов по сигналамкатодолюминесценции и обратноотражённых электронов ...................... 93§ 3.3 Экспериментальные результаты и расчётные оценки ............... 1013.3.1 Экспериментальные характеристики зарядки различных типовдиэлектриков................................................................................................
1013.3.2 Расчёт электростатического потенциала в моделидвухслойного распределения заряда ......................................................... 104§ 3.4 Новый сценарий кинетики зарядки диэлектрических мишенейпри электронном облучении .......................................................................... 107§ 3.5 Особенности зарядки дилектрических мишеней, предварительнооблучённых ионами и электронами .............................................................. 1133.5.1 Постановка задачи, решаемые проблемы................................
1133.5.2 Образцы и методика экспериментов ........................................ 1163.5.3 Результаты измерений ............................................................... 11733.5.4 Обсуждение результатов исследований предварительнооблучённых мишеней ................................................................................. 122Основные результаты и выводы: .......................................................... 128Список публикаций по теме диссертации............................................ 129Список цитируемой литературы ........................................................... 1314ВведениеАктуальность темыРазвитие современной микро- и наноэлектроники невозможно без адекватного сопровождения новых контрольно-измерительных методов и аппаратуры для локальной диагностики микроструктур и исследования их электрофизических свойств.
Среди методов характеризации новых материалов иприборных устройств в области нанотехнологий уже многие годы приоритетную роль играет сканирующая электронная микроскопия. Но пока что невсе известные возможности стандартного сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) с его остросфокусированным электронным зондом полностью удовлетворяли всё растущим запросам и потребностям исследователейв области микроэлектроники и других смежных микро- и нанотехнологиях.В частности, в СЭМ почти не использовалась аналитическая электроннаяспектроскопия, которая требует, как правило, наличия высокого вакуума (10-9Торр) и энергоанализаторов с хорошим разрешением (доли эВ). Оба эти требования отсутствовали долгое время в СЭМ, где вакуум порядка 10-6 Торр, нонекоторые эксперименты могут обходиться без этих условий и в тоже времядавать новую богатую информацию о свойствах, структуре и физических явлениях в изучаемых микрообъектах.Осуществление электронной спектроскопии в СЭМ, проведённое в диссертационной работе, значительно расширяет возможности количественнойсканирующей электронной микроскопии и позволяет получать новую информацию при диагностике микро- и наноструктур.Дополнительные возможности электронная спектроскопия предоставляет также при изучении диэлектрических материалов в СЭМ.
При таких исследованиях возможны контролируемые эксперименты по изучению механизмов зарядки диэлектрических мишеней под воздействием электронногооблучения. Указанная проблема весьма актуальна во многих областях наукии техники: в радиационной физике, аналитических методах с помощью пучков заряженных частиц, в электронной литографии, в области обеспечениянадёжности космических аппаратов, в ядерных и плазменных устройствах.Многие нюансы электронно-зондовой зарядки диэлектрических мишеней оставались до настоящего времени непрояснёнными. Новые результаты исследований в этой области, представленные в настоящей работе, снимают ряд5важных дискуссионных вопросов и способствуют исчерпывающему пониманию многогранного явления электронной зарядки диэлектрических мишеней.Цели и задачи исследования- физическое обоснование методов спектроскопии вторичных и отражённых электронов в СЭМ на основе анализа и уточнения выражений дляпараметров эмиссионных характеристик электронов и выводе новой полуэмпирической формулы для электронных энергетических спектров.- усовершенствование методов измерений толщин ультратонких локальных плёнок с помощью дифференциальных и интегральных коэффициентовотражения электронов.- разработка нового конструктивного решения для повышения эффективности детектирования отражённых электронов.- обоснование новой физико-технической модели трёхмерной реконструкции микротопологии поверхности образцов по данным сигналов энергетически отфильтрованных вторичных и отражённых электронов.- анализ механизмов и кинетики зарядки диэлектрических мишеней пучками электронов средних энергий, устранение противоречий в предыдущихизвестных моделях.- изучение закономерностей электронной зарядки диэлектриков после ихпредварительного ионного и электронного облучения с различными дозами.Научная новизна результатов1.На основе анализа и необходимой модификации выражений дляпараметра затухания электронов в твёрдом теле и наиболее вероятной глубины отражения обратнорассеяных электронов получена полуэмпирическаяформула для энергетических спектров, пригодная для практических применений.2.Предложена и рассчитана новая конструктивная конфигурациякольцевого детектора отражённых электронов с переменными углами наклона и ширинами составляющих колец, позволяющая в разы повысить эффективность детектора.3.Обоснованы и реализованы методы определения толщин ультратонких локальных плёнок, нанесённых на массивные подложки, по измерениям интегральных или дифференциальных коэффициентов отражения электронов.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
