Разработка и исследование методов и средств повышения технического уровня элементной базы вакуумного электронно-зондового и ионно-лучевого оборудования микроэлектроники
Диссертация
В соответствие с поставленной задачей в диссертационной работе проведено исследование и разработка методов и средств повышения технического и эксплуатационного уровня элементной базы специализированного и общенаучного электронно-лучевого и ионно-лучевого оборудования, обладающего высокой разрешающей способностью и формирующего пучки заряженных частиц в широком диапазоне ускоряющих напряжений (100… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Электронно- и ионно-лучевое оборудование и его применение в исследовании материалов, контроле полупроводниковых приборов и в осуществлении технологических процессов микроэлектроники
- 1. 1. Аналитическое оборудование
- 1. 2. Электронно-лучевые методы диагностики и контроля для выполнения технологических операций
- 1. 3. Контроль и диагностика с помощью электронно- и ионно-лучевого оборудования
- 1. 4. Методы электронно-лучевой технологии
Список литературы
- Alfred Seeger. Four generations of high-voltage electron microscopes (четыре поколения высоковольтных электронных микроскопов). Journal of microscopy 48(4): 301 — 315 (1990).
- Filachov A., Moseev V., Stoyanov P., Vasichev B. Super high-voltage electron microscope SVEM-1 // Fifth International Conference on Electron Beam Technologies (EBT 97) Varna, Bulgaria, 1997.
- Филачёв A.M., Васичев Б. Н., Макарова И. С. и др. Анализ возможности использования сверхвысоковольтного электронного микроскопа «СВЭМ-1″ для исследования радиационной стойкости материалов // Прикладная физика. 1998. в.3−4. с. 19 24.
- Васичев Б.Н. Развитие сверхвысокоэнергетичной электронной микроскопии.// Известия АН СССР. Сер. Физ. 1980. т. 44. № 6. с. 1266- 1271.
- Васичев Б.Н. Растровый электронный микроскоп с релятивистской энергией электронов // Сб. докл. „Приборы для научных исследование“. Т.2. изд. Секретариат СЭВ. М.: 1980.
- V. A. Zworykin, J. Hillier, R. L. Snyder. ASTM Bull. 117 (1942) 15.
- Жуков B. A// Тез.докл. XVIII российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка. Россия. 2000. с. 111.
- Проспект фирмы Akashi Seisakusho, Ltd.
- N. Nagatani, S. Saito, M. Sato and M. Yamada, Scanning Microsc. 1(1987) 901.
- R. Buchannan and W.C. Nixon, in: Proc. 3rd Eur. Reg. Conf. On Electron Microscopy, Prague, v. A (CSAV, Prague, 1964. p. l 19.
- R.S. Paden and W.C. Nixon, J. Phys. T (Sci. Instr.) 2 (1968) 1073.
- R.D. Hoare and H. Ahmed, in: Proc. On Scanning Electron Microscopy: Systems and Applications, Newcastle (1973) 64.
- Y.W. Yau, R.F.W. Pease, A.A. Iranmanesh and K.J. Polasko, J. Vac. Sci. Technol. 19 (1981) 1048.
- Т.Н. Newman and R.F.W. Pease, Stanford University, 1983, preprint.
- H. C. Chu and E. Munro, J. Vac. Sci. Technol. 19 (1981) 1053.
- R.K. Garg, Ultramicroscopy 7 (1982) 441.
- R.K. Garg, H. Buttner and G. Woinberg, in: Proc. 8th EUREM, Budapest, Hungary, 1984, v. 1.p. 569.
- О. Scherzer, Ultramicroscopy 9 (1982) 385.
- J. Zach and H. Rose, Scanning 8 (1986)285.
- H.Rose, Optik 33 (1971) 1.
- D.H.Narum and R.F.W. Pease, J. Vac. Sci. Technol. В 6 (1988) 966.
- E. Munro, J. Orljff, R. Rutherford and J. Wallmark, J. Vac. Sci. Technol. В 6 (1988) 1971.
- J. Frosien, E. Plies and K. Anger, J. Vac. Sci. Technol. В 6 (1989) 1874 24.1. Mullerova and M. Lenc, Microchim. Acta 102 (1992).
- T. Mulvey, Magnetic Electron Lenses, Ed. P. Hawkes (Springer, Berlin, 1982) p. 359.
- M. Lenc and I. Mullerova, in: Proc. EUREM 88, York, England, 1988, v. 1, p. 117.
- Philip Batson, Thomas J Watson, Ondrej Krivanek andNiklas Dellby//Nature 2002.418 617.
- Фатьянова Г. И., Куликов Ю. В., Васичев Б.Н.// Прикладная физика 2004, № 1, стр. 93 -97.
- Е. Bauer, R. Mundschau, W. Swiech and W. Telieps, Ultramicroscopy 31 (1989) 49.
- G.F. Rempfer and O.H. Griffith, Ultramicroscopy 27 (1989) 273.
- W. Engel, M.T. Kordesch, H.H. Rotermund, S. Kudala and A.V. Oertzen, Ultramicroscopy 36 (1991) 148.
- W. Telieps and E. Bauer, Ultramicroscopy 17 (1985) 57.
- H. Liebl, Optik 80 (1988) 4.
- A. Delong and V. Drahos. J.Phys. E 1 (1968) 197.
- A. Delong and V. Drahos. in: Proc. 7th Int. Congr. On Electron Microscopy, Grenoble, 1970, v. l,(Soc. Fr. Microsc. Electron., Haris, 1970) p. 197.
- A. Delong and V. Drahos, Nature (Phys. Sci,) 230 (1971) 196.
- A. Delong and V. Drahos, V. Kolarik and M. Lenc, in: 5th Czech. Conf. on Electronics and Vacuum Physics, Brno, 1972, paper I. c) 6.
- M. Lenc, in: 5th Czech! Conf. on Electronics and Vacuum Physics, Brno, 1972, paper I. c) 4.
- Delong and V. Kolarik, Ultramicroscopy 17 (1985) 67.
- T. Ichinkawa, in: Proc. 12th ICXOM (Acad. Min. and Mttallurgy, Cracow) p. 25.
- T. Ichinokawa, Y. Ishikawa, M. Kemmochi and N. Ikeda, Scanning Microsc. Suppl. 1 (1987) 93.
- T. Ichinokawa, in: Proc. 12th Int. Conf. For Electron Microscopy, Seattle, WA, 1990 (San Francisco Press, San Francisco, 1990) p. 302.
- G. Mollenstedt and F. Lenz, Advances in Electronics and Electron Physics, v. 18. (Academic Press, New York, 1963).
- V. Drahos, A. Delong V. Kolarik and M. Lenc, J. Microscopie 18 (1973) 135.
- J. Witzani and E.M. Horl, in: Proc. 6th Eur. Congr. On Electron Microscopy, Jerusalem, 1976, v. I, p. 324.
- R.E. Ogilvie, M.A. Schippert, S.H. Moll and D.M. Koffman,
- E. Bauer, Ultramicroscopy 17 (1985) 51.
- E. Bauer and W. Telieps, Scanning Microsc. Suppl. 1 (1987) 99.
- R.F.M. Thorneley, in: Proc. 2nd Eur. Reg. Conf. on Eltctron Microscopy, Delft, 1960, v. 1. (NVEM, Delft, 1960), p.173.
- J.B. Pawley, Scanning Microscopy, 12 (1990) 22.
- J.B. Pawley, in: Proc. 12th Int. Conf. for Eltctron Microscopy, Seattle, WA, 1990 (San Francisco Press, San Francisco, 1990) p. 364.
- J. Zach, Optik 83 (1989) 30.
- I. Mullerova and M. Lenc. Some approaches to low-volyage scanning electron microscopy//Ultramicroscopy 41 (1992) p. 399−410.
- Васичева Б.Н. Fifth Seminar on Problems of Teoretical and Applied Electron and Ion Optics, 2001, Moscow, Russia//Proceedings of SPIE, Vol. 5025, Washington, 2001.
- Васичева Б.Н., Фатьяновой Г. И. //Известия Академии Наук. Сер. Физ., 2002, т. 66,№ 9, с. 1358−1364.
- Васичева Б.Н., Фатьяновой Г. И. //Прикладная физика, № 6, 2003, с. 35 38.
- Васичев Б.Н., Фатьянова Г. И. Методы электронной микроскопии как средство неразрушающего локального контроля за технологическими процессами при изготовлении приборов ИК-техники.//"Известия академии наук. Серия физическая», 2003, том 67, № 4, с. 548−553.
- Васичев Б.Н., Филачёв A.M., Пономаренко В. П., Фатьянова Г. И. Локальные методы диагностики и оборудование для контроля над технологическими процессами изготовления приборов ИК-техники. «Прикладная физика» № 4. 2003. С.110 119.
- Гостев А.В., и др. Визуализация приповерхностной микроструктуры полупроводниковых материалов методом индукционно-зарядовой ЭДС.// Поверхность. Физика, химия, механика. 1987. N5. С. 73−81.
- Лукьянов А.Е. и др. Визуализация рекомбинационной неоднородности полупроводниковых пластин в РЭМ с СВЧ-детектированием.// Письма в ЖТФ. 1989. Т. 15. вып. 10. С. 31−33.
- Crewe Albert V. Is there a limit to the resolving power of the SEM. J. Electron. Microsc. 1986. V. 35. Suppl. N3. P. 2105−2108.российская1. ГОСУДАРСТВЕННАЯ
- Bauer Е., Telieps W. Low energy electron microscopy. j. Elect ron. Microsc. 1986. V. 35. Suppl. N1. P. 67−70.
- Aristov V.V., at al. Sem-tomography. j. Electron Microsc. 1986. V. 35. Suppl. N1. P.475 -476.
- Rosencwaig A. Depth profiling of integrated circuits with thermal wave electron microscopy. Electronics Let. 1980.V. 16. N 24. P. 928−930.
- Pay Э. И. Растровая электронная термоакустическая микроскопия твердотельных структур. Заводская лаб. 1987. Т. 53. N 10. С. 31−38.
- Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии под ред. Д. Бриггса и М. П. Сиха. М: Мир. 1987. 600 С.
- Гоулдстейн Дж. и др. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. М.:Мир. 1984.1. Кн. 1 и 2.
- Рехнер В., Шнайдер Р. Некоторые вопросы спектроскопии энергетических потерь в просвечивающей электронной микроскопии. Поверхность. Физики, химия, механика. 1987. N 10. С. 43−51.
- Yagi Katsumichi. Reflection electron microscopy. j. Appl. Crystallogr., 1987. V.20. N3. P. 147 -160.
- Miln R.H. Surface steps imaged by secondary electrons. Ultramicroscopy. 1989. V.27. N 4. P. 433−437.
- Васичев Б.Н. Электронно-зондовый микроанализ тонких пленок. М: Металлургия. 1977. 239 С.
- Методы анализа на пучках заряженных частиц//А.А. Ключников, Н. Н. Пучеров, Т.Д.
- Чесноков, В. Н. Щербин. Киев: Наукова Думка. 1987. 152С.
- Стрепетов А.Н., Франк А. И. Зеркальный нейтронный микроскоп с магнитной компенсацией гравитационных искажений. Журн. техн. физ.1986. Т. 56. N 9. С. 1775 1785.
- Rich Arthur, Van House James. Physics in action. Phys. Bull. 1988. V.39. N8. P.308.
- Nobling R. Analytical possibilities of high energy proton microprobes. J. Electron Microscopy.1986. V. 35. Suppl. l. N 1. P. 601−602.
- Рентгеновская оптика и микроскопия. Под ред. Г. Шмаля, Д. Рудольфа. М: Мир. 1987. 464 С.
- Hren J.J., Shedd G. Field electron emission, the atom probe and scanning tunneling spectroscopy. Ultramicroscopy. 1988. V.24. N 2−3. P.169−180.
- Atomic resolution with atomic force microscope // G. Binning, Ch. Gerber, E. Stoll et fl. Europhys. Let. 1987. V.3.N12. P. 1281 1286.
- Reihi В., Gimzewski J.K. Field emission scanning Auger microscope (FESAM). Sueface Sci.1987. V.189. N1−3. P. 36−43.
- Pierce Daniel T. Spin-polarized electron microscopy. Physica Scripta. 1988. V. 38. N2. P. 291 -296.
- Martin Lves. Photo- and Joule-displacement microscopy. Phys. Bull. 1987. V. 38. N4. P.145 -147.
- Васичев Б.Н. и др. Установка для межоперационного контроля полупроводниковых структур микрофотоэлекгроники на работоспособность и анализа на отказ в технологическом процессе их производства // Прикладная физика. 2002. N2. С.47−57.
- Б.Н. Васичев и др. Установка для межоперационного контроля за качеством поверхности подложек и тонких пленок микроструктур изделий микроэлектроники в технологическом процессе.// Прикладная физика. 2002. N2. С.58−67.
- Bunshah R. F. The history of electron beam technology.-In Bakish R. Introducion to Electron Beam Technology .-New York: J. Willy a. Sons Inc., 1962
- Bakish R. Introduction to Electron Beam Technology. New York: J. Willey a. Sons Inc., 1962.
- Электронная плавка маталлов / Под ред. М. А. Марауха, М: Мир, 1964. — 357 с.
- Brewer G.R. A reviw of electron and ion beam for microelectronics application.- In Bakish R.: Electron and Ion Beam Sience and Technology. 4th Int. Conf. Los Angeles, Calif, 1970.- New York: Electrohem. Soc. Inc., 1970, p. 455−488.
- Moore D.W. Evaporation by electron bombardement heating.- In Bakish R. 2., p. 382 400.
- Шиллер 3., Гайзиг У., Панцер 3. Электронно-лучевая технология.- М.: Энергия, 1980.
- Кабанов А.Н., Кафафов А. А., Михайловский Г. А. // Автоматическая сварка, 1967, № 3.с. 72
- Кабанов А.Н., Михайловский Г. А., Пантелеев Н.И.// Известия АН СССР. Сер. Физ., 1968, т. XXXII, № 8, с. 956.
- Заславский А.В., Иванов М. Д. // ОМП, 1984, № 10,с. 61.
- Бдуленко А.П., Васичев Б, Н, и дрУ/ОМП, 1990. № 2, с. 7 49.
- Кабанов А.Н., Вольфсон Л. Ю., Клюйков А. Г. // ОМП, 1977,№ 6, с.26.
- Ильин В.В., Клюйков А.ГУ/ Автоматическая сварка, 1967, № 3.
- Васичев Б.Н. Электронолитография. Сер. Радиотехника и связь, М.: Знание, 1982, № 8.
- Проспект фирмы JENOPTIK Raith.
- Васичев Б.Н. Конструктивные особенности электронно-оптической системы установки прецизионной электронной микролитографии.// Известия Академии Наук, серия физическая, Т. 64, № 8,2000.
- Васичев Б.Н., Фатьянова Г. И. Ионно-зондовые системы для ионно-лучевых технологических установок. «Прикладная физика» № 4. 2003. с. 49−53.
- Васичев Б.Н., Куликов Ю. В., Ротапкин О. Д., Фатьянова Г. И. Ионно-зондовые системы ионно-лучевых установок// Известия Академии Наук, серия физическая, Т. 66, № 9, 2002, С.1332- 1335.
- Васичев Б.Н., Фатьянова Г. И. // Прикладная физика 2003, № 6, с. 35 38.
- Фатьянова Г. И., Васичев Б. Н. Разработка ионно-лучевой установки «УИЛТ-Э»// Труды инженерно-экономического института РЭА, вып.4, стр. 268−271,2004.
- Глава 2. Исследование свойств электромагнитных электронных линз, используемых в широком диапазоне ускоряющих напряжений (от 0,1 кВ до 5000 кВ), предназначенных для различного по назначению микрозондового электронно-лучевого оборудования21 Введение
- В связи с быстрым развитием и доступностью вычислительной техники возрос интерес к численному моделированию линз. Создано несколько конкурирующих прикладных программ, хотя ни одна из них не является окончательным решением обозначенной проблемы.
- В данной работе приводятся результаты исследований последних 20-и лет, в которых автор в той или иной мере принимал непосредственное участие.
- Электрические и магнитные поля в пакете ELIM-E, разработанной Куликовым Ю. В. рассчитываются методом интегральных уравнений. Суть этого метода будет изложена ниже.
- Исследование магнитных электронных линз с различной формой магнитопровода
- B (z)=|a0IN{(z+S/2)/(2D/3)2+(z-Zm-S/2)2."½-(z-S/2)/[(2D/3)2+(z-Zm-S/2)2]~1 /2} /2 S.
- Точность расчёта траекторий существенно зависит от точности задания кривой намагниченности материала и распределения магнитной индукции вдоль электронно-оптической оси.
- Чаще всего используются электронно-оптические свойства магнитного поля с колоколо-образным распределением1. В. T/i
- Рис. 2.1. Экспериментальные результаты и результаты аппроксимации осевого магнитного поля полюсных наконечников «работающих» без насыщения и с насыщением:1 экспериментальная кривая-2 кривая, полученная по программе «Lens-2" —
- В = В0 e"(z/d)2 1п2- 4 — B=Bo/l+(z/a,)2.- 5-B=Bo/ch (z/a 2) — 6-B=Bo/[l+(z/a3)2]3/21. Hz = Ho/l+(z/d)2.2.1)
- Параметр к2, от которого, согласно последнему уравнению (2.4), зависит искривление электронных траекторий, характеризует оптическую силу линзы.
- Общее решение уравнения (2.4) можно получить, пользуясь справочником по обыкновенным дифференциальным уравнениям 107.
- Таким образом, можно найти точки, в которых происходит фокусировка пучка. Из «уравнения изображения» 108. можно определить положение изображения на оси Z, когда последнее находится в поле линзы.
- Это фундаментальная или стандартная система решений дифференциального уравнения представленного выше.
- Положение плоскости изображения линзы Zi определяется первым нулём решения R (z): z,: R (zj) = 0.
- Линейное увеличение линзы равно: М = S (zj) .Угловое увеличение линзы равно: Г = R (zi).3th величины определяют оптические интегралы для расчёта коэффициентов аберраций в плоскости изображения z0.
- Коэффициенты аберраций вычисляются по следующим формулам:
- Коэффициент сферической аберрации:1. А, =еМ16т1ГJ1. OL1. UB2Zn + ——B4Zn -UB2Zl Ri20 8m 01. R21. R4dz, (26)1. Астигматизм: л M f1. A2 = — 2 32 7Jzoe2 -B4Z 2e-Bz -B"z лu ZQ ZQ ZQ4m2U2mU1. R2S2 +mU