Способ измерения диаметра электронного зонда в растровом электронном микроскопе

 

Изобретение относится к области электронной микроскопии, в частности к способам измерения диаметра электронного зонда в растровом электронном микроскопе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа - достигается путем расширения диапазона измерений в сторону увеличения энергии электронов зонда при сокращении точности. Используют объект с выступами прямоугольного сечения - участки вольфрамовой пленки толщиной 10...50 нм на кремниевой подложке. При сканировании объекта перпендикулярно боковым граням выступов регистрируют ток вторичной эмиссии в виде импульсного сигнала и определяют диаметр электронного зонда D = 26L/M, где L - протяженность (мм) фронтальной части сигнала в пределах изменения его уровня от [S<SB POS="POST">1</SB> + 0,31 (S<SB POS="POST">2</SB> - S<SB POS="POST">1</SB>) до [S<SB POS="POST">1</SB> + 0,69 (S<SB POS="POST">2</SB> - S<SB POS="POST">1</SB>)], S<SB POS="POST">1</SB> и S<SB POS="POST">2</SB> - установившиеся уровни сигнала соответственно от поверхности кремниевой подложки и вольфрамовой пленки

M - увеличение микроскопа. 2 ил.

ИЕ (И)

Р1) Н 01 J 37 28

А1

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юа

ЮЮ юи

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЭ96РЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЯМ

ПРИ П1НТ СССР

1 (21 ) 4487251/24-21 (22) 28.09.88 (46) 07,06.90..Бюл, Ф 21 (72). Г.Ç.Немцев, A.Í,Ñèìîíîâ и Н,С.Немцева (53) 621.325.833 (088,8) (56) Голубков M.Ï., Кабанов А.Н. О пределах измерения диаметра электронного зонда. Труды МИЭМ, 1974, Р 35, с. 5.

Авторское свидетельство СССР

У 884005, кл. Н 01 J 37/28, 1980, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ЭЛЕКТРОННОГО ЗОНДА В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ (57) Изобретение относится к области электронной микроскопии, в частности к способам измерения диаметра электронного зонда в растровом электронном микроскопе. Цель иэобретения— расширение функциональных возможносИзобретение относится .к электронной микроскопии, в частности к способам измерения диаметра электронного зонда в растровом электронном микроскопе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет расширения диапазона измерений в сторону увеличения энергии электронов зонда РЭМ.

На фиг.1 показан используемый объект, сечение; на фиг.2 — харак-, терная форма регистрируемого сигна.ла тока вторичной эмиссии с поверхности объекта.

2 тей способа — достигается путем расширения диапазона измерений s сторону увеличения энергии электронов зонда при сокращении точности, Исполь1 зуют объект с выступами прямоугольного сечения — участки вольфрамовой пленки толщиной 10...50 нм на кремниевой подложке. При. сканировании объекта перпендикулярно боковым гра- ням выступов регистрируют ток вторичной эмиссии в виде импульсного сигнала и определяют диаметр электронного зонда Р = 2,6 1/М, где 1 — протяженность (мм) фронтальной части сигнала в пределах изменения его уровня от(8 + О 31 (S — S,) до QS +

+ 0,69 (Be — 8,1); с и йа — уста- В новившиеся уровни сигнала соответственно от поверхности кремниевой подложки и вольфрамовой пленки; М вЂ” увеличение микроскопа. 2 ил.

Используемый объект имеет кремниее

- вую подложку l и нольфрамовую пленку

2, образующую выступы прямоугольного сечения, Способ реализуют следующим обраSOMe

При сканировании электронным зондом перпендикулярно боковьм граням вольфрамовой пленки между двумя установившимися уровнями сигнала вторичной эмиссии от кремниевой подлож" ки $ и от вольфрамовой пленки 8 появляется переходная область (фиг.2) ° ширина которой определяется диамет.ром электроннс го зонда.Глубина выхо15699) 2 да вторичных электронбв 5-10 нм,поэтому уровень Я определяется только .пленкой вольфрама и значительнд пре.вышает уровень Б . Использование достаточно тонкого слоя вапьфрама 10—

50 нм позволяет уменьшить влияние боковых граней на сигнал вторичной эмиссии, так как кремниевая подложка под участком с вольфрамом и вне его одинакова. Малая толщина вольфрамовой пленки обеспечивает малую вели чину топографического контраста от.

:,:ступеньки по сравнению с композиционHblM контрастом (от атомного номера).

:В результате на форме сигнала отсут-ствует максимум, характерный для обычной достаточно высокой ступеньки на однородном материале. Наличие мак:симума обычно сопровождается расширением переходной области в сигнале

-;за счет эффектов самозатенения вторичных электронов и не позволяет применять известные расчетные форму.лы, Уменьшение толщийы вольфрамовой 25 пленки менее 10 нм приводит к умень-! шению уровня Я за счет участия кремниевой подложки в формировании сигнала и,как следствие, к нежелательному уменьшению композиционного контраста и уменьшению отношения сигнала к шуму. Увеличение толщины

- вольфрамовой пленки выше 50 нм приводит к нежелательному увеличению топографического контраста, Малая толщйна вольфрамовой пленки обеспе чивает также малое "размытие" края пленки в горизонтальном, направлении.

При определении диаметра зонда .по форме сигнала обычно считают,что 40 распределение электронов в зонде подчиняется гауссовскому закону, а диаметром зонда является размер участка, на котором сигнал возрастает от уров. ня H< + 0,1(Я а — Б g) до уровня Я +

+ 0,9(H — Б, ). Однако, если измерение диаметра зонда проводить по этим уровням, то точность невысока из-за пологой переходной области на этих уровнях. Поэтому измеряют протяженность участка нарастания сигнала от уровня ГБ, + 0,3(Б — H ) до уровня Я + 0,69(Я вЂ” H<)g на резком участке переходной области (т.е. время прохождения зондом расстояния, равно55

ro параметру G в распределении

Гаусса).

При этом с увеличением энергии электронов зонда Р3М не сказывается расширение области взаимодействия первичных электронов с краями вольфрамовой пленки, и точность определения диаметра зонда не изменяется, Пример. Для измерения диаметра электронного зонда изготавливают специальный объект, представляющий собой набор участков вольфрамовой пленки на кремниевой подложке,Изготовление объекта осуществляют методом фотолитографии.

Приготовленный объект устанавливают в камеру РЭМ и ориентируют так, чтобы полоски вольфрамовой пленки были перпендикулярны направлению сканирования, Затем производят сканирование электронным зондом с энергией электронов. 30 кэВ при увеличении

50 000 и регистрирующий сигнал тока вторичной эмиссии. Далее производят фотографирование сигнала с экрана видеоконтрольного устройства и затем при печатании с негатива увеличивают изображение в 10 раз, Затем по отпечатку определяют размер участка 1 =

= 3 мм, на котором сигнал меняется в заданных пределах.

Далее вычисляют диаметр зонда

Р = 15,6 нм.

Формула изобретения

Способ измерения диаметра электронного зонда в растровом электронном микроскопе, включающий сканирование объекта с выступами прямоугольного сечения в перпендикулярном к их боковым граням направлении, регистрацию сигнала тока вторичной эмиссии с поверхности объекта и определение диаметра электронного зонда по параметрам формы регистрируемого сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения диапазона измерений в сторону увеличения энергии электронов зонда при сохранении точности, в качестве объекта используют участки вольфрамовой пленки толщиной 10...50 нм на кремниевой подложке, а диаметр электронного зонда определяют из выражения

D-=26 1 а

М где 1. — протяженность фронтальной части сигнала в пределах из$2

8 < 0 69(Sz-3) Фиг.2

СоставитеЛь В.Гаврюшин

Техред М.Ходанич Корректор 0.ципле

Редактор О, Головач

Заказ 1454 Тирах 405 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Упгород, ул. Гагарина, 101

S 156991 2 менения его уровня от PH +

+ 0,31(H — 81)) до

p,.+ о,6,9(я - в ), 1

8 и 8 — установивюа еся .уровни а сигналов соответственно

6 от поверхности кремниевой подлюки и вольфрамовой пленки;

М вЂ” увеличение микроскопа.