Способ определения глубины микрорельефа на поверхности твердых тел

(55 0 01 Й 23 Б ЕТЕ К ПАТЕН Никулин, А.А.Сниги е: т= лны ренд зависиастче оп гпа О 1 Т М 1,р.1 етельствоВ 11/30,тсЬпд и ЯР 6ЕесТгопса5.ССР982,гговскийого брэгис б ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) й. Рпро ет а. Ведав ГпХТцгев, - ,lоаЯосасу. 1987, ч.134,Авторское свидМ 1073574, кл. 0 01 ем технологии микро- чистых материалов АН ем технологии микробочистых материалов Изобретение относится к области исследования поверхности твердых тел, в частности, к методам контроля параметров рельефа на поверхности кристаллов. В микроэлектронике оно является наиболее актуальным при разработке и создании вертикально-интегрированных конструкций, позволяющих значительно повысить плотность упаковки элементов по сравнению с обычными планарными структурами и реализовать интегральные схемы (ИС) нового поколения. В кристаллооптике микро- рельефы используют при создании эффективных высокоразрешающих дифкрационных элементов для фокусировки и перекачки изображения в диапазоне длин волн жесткого рентгеновского излучения, конструктивными особенностями которых являются трехмерные кристаллические(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЬ МИКРОРЕЛЬЕФА НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ(57) Сущность изобретения: измеряют интенсивность рентгеновского излучения рассеянного поверхностью кристалла на многокристальном дифрактометре в режиме углового сканирования О - 2 О, Строят зависимостьО от О, Глубину рельефа вычисля ют по формул=Л/2 О 0 соз Ов, где Л-длина во тгеновского излучения; О- перио мостиО от О, О В точный брэ угол, О - угловое отклонение от точн говского положения, 2 пр, 2 ил. структуры с микронными у микронными размерами элементов,Известен способ определения глубины микрорельефа на поверхности кристалла, включающий определение амплитуды колебаний иглы профилометра при сканировании ею перпендикулярно направлению сторон элементов рельефа .Недостатком известного способа является невозможность измерения глубины рельефа, закрытого маскирующими покрытиями, а также микрорельефа, в случае которого отношение ширины его канавок к глубине не позволяет игле профилометра доставать до дна канавок,Известен также способ определения глубины микрорельефа на поверхности кристалла методом лазерной интерферометрии, включающий измерениеинтенсивности (3) дифрагированного электромагнитного излучения в зависимости отугла падения на структуру,Однако известный способ не позволяетизмерять глубину микрорельефа с ширинойканавок меньше длины волны видимого света и не может быть применен для измерения глубины рельефа, закрытогомаскирующими покрытиями, например, оксидной пленкой, фоторезистом, металлической пленкой и т.п, Кроме того, этот способпозволяет измерять минимальную глубинурельефа порядка 0,1 мкм, что также является его существенным недостатком,Целью изобретения является расширение диапазоне исследуемых структур.На фиг,1 приведена схема трехкристальной рентгеновской дифрактометрии;на фиг.2 - экспериментальная зависимость3 В (В) в случае структуры, описанной в20примере 1; на фиг,3 - экспериментальнаязависимость 1 В (В) в случае структуры,гописанной в примере 2.П р и м е р 1. В качестве объекта исследований была взята подложка кремния КДБ 10, ориентации 111 с заранее созданнойструктурой ячеек памяти для ИС. Периодструктуры а = 3,82 мкм, ширина щелей рельефа б = 0,28 мкм, глубина рельефа 1 = 0,67 30мкм. На гониометре ТРСс рентгеновской трубкой БСВс медным анодомдлина волны Л = 0,154 нм) осуществлялиугловое сканирование В - 2 В в диапазонеВ 40 - 300. Регистрацию интенсивности дифрагированного излучения вели с помощьюдетектора БДС-05 и радиометра БР(см,фиг,2)Запись интенсивности 3 велась в ав- ,томатическом режиме при отклонении образца на угол В и кристалла-анализатора 40на угол 2 В. После измерения интенсивности автоматически проводится умножение 3на квадрат угла В и построение зависимости,3 В (В) и измерение величины Во. Поформуле т =Л/2 ВосозВв определяют 451 = 0,656 мкм. По способу-прототипу измерять глубину рельефа не удалось,П р и м е р 2, В качестве объекта исследований была взята подложка кремнияКЭФориентации111с заранее 50созданным периодическим рельефом, с оставшейся после травления алюминиевоймаской на рельефа б = 4,5 мкм, глубинарельефа т = 0,05 мкм, На гониометре ТРС 55 004 с рентгеновской трубкой БСВс медным анодом (длина волны Л = 0,154 нм) осуществлялось угловое сканирование В - 2 Врв диапазоне В 20 - 720. Регистрацию интенсивности дифрагирован ного излучения вели с помощью детектора БДС-05 и радиометра БР(см. фиг.3), Запись интенсивности 3 велась в автоматическом режиме при отклонении образца на угол В и кристалла- анализатора на угол 2 В. После измерения интенсивности автоматически проводится умножение 3 на квадрат угла В построение зависимости 3 Вг (В) и измерение величины Во . По формуле с =Л/2 Всоз В определяют 1 = =0,053 мкм, По способу-прототипу измеренная глубина рельефа 1 = 0,16 мкм, Однако этот результат является неверным, так как в эту величину входит и толщина пленки алюминия.Использование предлагаемого способа измерения глубины рельефа поверхности твердых тел позволяет измерять глубину микрорельефа до 0,01 мкм, в то время, как по способу-прототипу можно измерять глубину рельефа не ниже 0,1 мкм, т,е, на порядок хуже, Достоинством предлагаемого способа является также возможность его использования при измерении глубины микрорельефа с характерными размерами меньше длины волны видимого света и рельефа, закрытого маскирующими покрытиями.Формула изобретения Способ определения глубины микрорельефа на поверхности твердых тел, включающий измерение интенсивности 3 дифрагированного электромагнитного излучения в зависимости от угла падения излучения на поверхность, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых структур, в качестве электромагнитного излучения используют монохроматизированный и коллимированный рентгеновский пучок, измерение интенсивности проводят на рентгеновском дифрактометре в режиме углового сканирования строят зависимость В от В, а глубину 1 рельефа определяют по формуле т = =Л/2 Во соз Вв, где Л - длина волны рентгеновского излучения, Вя- период зависимости 1 В от В, В, - угловое отклонениФ отгточного брэгговского угла,1804613 монохроматор анализатор точник ектор 50