ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ПЛЕНОК, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ИОННЫХ ПУЧКОВ C
2H5OH.Образовский Александр Евгеньевич, Плотников Игорь Алексеевич
Научный руководитель: Золкин Александр Степанович, к.ф.-м.н., доцент, КОФ ФФ НГУ
Новосибирский Государственный Университет, г. Новосибирск, Россия
Уменьшение размеров элементов в микросхемах вызвало новый интерес к углеродным и углеводородным пленкам со стороны электронной промышленности. Эллипсометрия является одним из методов исследования свойств тонких плёнок [1]. Из-за того, что поляризационные характеристики излучения, отраженного от поверхности, особенно чувствительны к состоянию вещества в приповерхностном слое, эллипсометрию стало возможным использовать как тонкий метод исследования физико-химических процессов, протекающих на поверхности твердого тела [
2].Цель данной работы – определение толщины и показателя преломления углеводородных плёнок, полученных при напылении паров этилового спирта на кремниевую подложку с температурой до 400? C с помощью ионного источника с азимутальным дрейфом электронов (УАД).
Метод эллипсометрии состоит в измерении параметров эллипса поляризации отраженного от исследуемой поверхности света и сравнении с соответствующими параметрами падающего света [3].
Основное уравнение эллипсометрии R
P/RS=tgY eiD , где RP, RS - коэффициенты Френеля для P- и S- составляющих электромагнитной волны, устанавливает связь между микроскопическими (структура поверхности) и макроскопическими (толщина и коэффициент преломления) характеристиками образца и эллипсометрическими параметрами поверхности. Параметры Y и D при заданных углах падения света на образец и длине волны используемого излучения являются характеристиками поверхности и определяются природой вещества, из которого состоит образец, а также структурой приповерхностного слоя, качеством поверхности (средней высотой шероховатостей, структурными нарушениями, обусловленными полировкой, и т.д.), наличием на ней какой-либо плёнки той или иной толщины, свойствами среды, в которой находится образец.Основное уравнение эллипсометрии позволяет по измеренным углам Y и D в рамках выбранной модели поверхности вычислить искомые параметры исследуемой системы (например, определить толщину и показатель преломления плёнки на подложке с известными характеристиками – классическая задача эллипсометрии).
Уравнение Друде (основное уравнение эллипсометрии в рамках однослойной модели) наиболее часто используется для определения толщины и показателя преломления прозрачной плёнки на подложке с известным показателем преломления. При массовом контроле однотипных образцов для этой цели целесообразно использовать номографический метод решения уравнения [4], который и используется в данной работе.
Процесс напыления плёнок происходил в вакуумной камере, где располагались источник ионов типа УАД и нагреватель с подложкой. Напыление паров этилового спирта производилось на кремниевую монокристаллическую подложку, при давлении в камере Р=8*10
-4 torr.Для исследования плёнок использовался эллипсометр типа ЛЭФ-3М, работающий по схеме PCSA (поляризатор – компенсатор – образец - анализатор) с длиной волны лазера l
= 6328 Е и диаметром луча 1мм. После измерений эллипсометрических параметров ? и ?, обработки этих данных с помощью номограммы получены толщина и показатель преломления в различных областях плёнки. Средние значения показателя преломления и толщины n=1.92±0.11 и d=304±20 A, соответственно. Ошибка измерений составила: для коэффициента преломления - 5%, для толщины - 8%.Нами получена информация и о составе плёнок с использованием метода комбинационного рассеяния на приборе Spex Triplemate (длина волны лазера l
=4880 Е, мощность 20-300 мВт). Установлено, что в плёнках присутствует графит. В спектрах зафиксирована интенсивная линия графита (1580 см-1).Благодарности: Работа выполнена при поддержке институтов СО РАН. Авторы благодарят В. А. Швеца, С. И. Чикичева (ИФП СО РАН ) за консультации и внимание к работе, а так же Т.В. Басовой (ИНХ СО РАН) за помощь при работе на спектрометре КРС.
e-mail: asf@asf.e-burg.ru