ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

С.А. Акулинин С.А. Минаков

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ И НАНОЭЛЕКТРОНИКЕ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2006

УДК 621.382

Акулинин С.А. Электрофизические методы контроля технологических процессов в микроэлектронике и наноэлектронике: учеб. пособие/ С.А. Акулинин, С.А. Минаков. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. 133 с.

В учебном пособии излагаются физические принципы различных методов анализа электронного строения атомов, молекул, твердых тел.

Учебное пособие соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210100 «Электроника и микроэлектроника», специальности 210107 «Электронное машиностроение», дисциплине «Технические устройства контроля технологических процессов в оборудовании электронной промышленности»

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 210107 «Электронное машиностроение», при изучении курса «Технические устройства контроля технологических процессов в оборудовании электронной промышленности».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word-2003 и содержится в файле Контроль техпроцессов.doc.

Табл. 4. Ил. 80.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. О.Н. Чопоров

Рецензенты: кафедра физики полупроводников и микроэлектроники Воронежского государственного университета (зав. кафедрой д-р физ.-мат. наук, проф. Е.Н. Бормонтов);

канд. техн. наук, доц. Е.В. Бордаков

 Акулинин С.А., Минаков С.А., 2006

 Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 7

1. Дифракция медленных электронов 7

1.1. Эксперимент Дэвиссона и Джермера 8

1.2. Чего не объясняет волновая теория 10

1.3. Рассеяние медленных электронов: вторичная электронная эмиссия 12

1.4. Волновые свойства микрочастиц. Дифракция электронов 14

2. Метод ЭСХА 22

2.1. Основные принципы метода ЭСХА 22

2.2. Фотоэффект в методе ЭСХА и в рентгеновской абсорбционной спектроскопии 25

2.3. Оже-электроны и рентгеновские кванты 28

2.4. Вычисление энергии связи на основе данных, полученных методом ЭСХА 30

2.5. Модификация диаграммы уровней, связанная с наличием двойных слоев и электрических полей 33

2.6. Собственные ширины уровней и расстояния между ними 35

2.7. Исследования поверхности методом ЭСХА 39

Рис. 2.15. Электронные линии углерода и брома 41

3. Метод Оже-спектроскопии 42

3.1. Физические основы метода Оже-электронной спектроскопии 42

3.2. Аппаратура и методика измерений Оже-спектра 54

3.3. Методика подготовки образцов 56

3.4. Качественный и количественный анализ 58

3.4.1. Методика эксперимента 62

3.4.2. Описание экспериментальной установки 62

3.4.3. Растровая Оже-электронная спектроскопия 69

3.4.4. Применение Оже-спектроскопии 70

4. Вторично-ионная масс-спектрометрия 71

4.1. Взаимодействие ионов с веществом 71

4.2. Вторично-ионная эмиссия 74

4.3. Оборудование ВИМС. 78

4.3.1. Принцип действия установок. 79

4.3.2. Порог чувствительности 82

4.3.3. Анализ следов элементов 86

4.3.4. Ионное изображение 89

4.3.5. Требования к первичному ионному пучку 90

4.4. Масс-спектрометрический анализ нейтральных распыленных 91

частиц 91

4.5. Количественный анализ 92

4.6. Глубинные профили концентрации элементов 95

4.6.1. Приборные факторы, влияющие на разрешение по глубине при измерении профилей концентрации 97

4.6.2. Влияние ионно-матричных эффектов на разрешение по глубине при измерении профилей концентрации 99

4.7. Применение 100

4.7.1. Исследование поверхности 100

4.7.2. Глубинные профили концентрации 101

4.7.3. Распределение частиц по поверхности, микроанализ и объемный анализ 101

5. Инфракрасная Фурье-спектрометрия 103

5.1. Принцип метода 103

5.2. Диапазон измеряемых значений толщины эпитаксиального слоя 107

5.3. Погрешность измерения 107

6. Эллипсометрия. 108

6.1.Эллипсометрический метод измерения толщины пленок. 108

7. Инфракрасная интерференция 118

7.1. Физические основы метода 118

7.2. Выбор спектрального диапазона и требования к 120

параметрам подложки 120

7.3. Диапазон измеряемых толщин 122

7.4. Интерференция в видимой области спектра 123

7.5. Инфракрасная Фурье-спектрометрия 124

7.6. Принцип метода 124

7.7. Диапазон измеряемых значений толщины эпитаксиального слоя 127

7.8. Погрешность измерения 128

7.9. Измерение отклонения от плоскостности и контроль 128

7.9.1. Отклонение от плоскостности и методы его измерения 128

7.9.2. Аппаратура для измерений отклонений от плоскостности 132

7.9.3. Погрешность измерения отклонения от плоскостности 136

7.9.4. Аппаратура для контроля рельефа полупроводниковых 137

пластин и структур 137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139