УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ИОННО-ЛУЧЕВОГО ТРАВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИОННО-ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ

Полезная модель относится к технологии приборов электронной техники и может быть использовано для контроля стадий процесса ионно-лучевого травления гетероструктур.
Технология ионно-лучевого травления нашла на сегодняшний день широкое применение в микроэлектронике, что связано с необходимостью реализации потенциальных возможностей, заложенных в ионной, электронной и рентгенолитографии, с возрастанием требований по степени интеграции и точности исполнения топологического рисунка микросхем. Так развитие наноэлектроники привело к необходимости использования ускоренных ионных потоков для обработки поверхности (очистки, травления, нанесения слоев) при создании элементов интегральных схем. При воздействии ускоренных частиц на поверхность твердого тела возникает множество эффектов. Одним из таких эффектов является вторичная электронная эмиссия (Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. // Эмиссионная электроника. М.: Наука. 1966.) Часть первичных электронов отражается телом без потери энергии (упруго отраженные первичные электроны), остальные - с потерями энергии (неупруго отраженные электроны), расходуемой в основном на возбуждение электронов твердого тела, переходящих на более высокие уровни энергии. Если их энергия и импульс оказываются достаточно большими для преодоления потенциального барьера на поверхности тела, то электроны покидают поверхность тела (истинно вторичные электроны). Все три группы электронов присутствуют в регистрируемом потоке вторичных электронов. В тонких пленках В. э.э. наблюдается не только с той поверхности, которая подвергается бомбардировке, но и с противоположной поверхности (эмиссия на прострел).
Известно, что этот эффект использован в Харьковским физико-техническом институте в экспериментальной коллекторной установке (Фогель Я.М., Слабоспицкий Р.П., Растрепин А.В. // Журн. техн. физ. 1960. Т.30. №1. с.63-73). Установка включает мишень, сетку, коллектор, ионный пучок, экран. Установка позволяет измерить коэффициент ионно-электронной эмиссии, коэффициенты вторичной положительной и отрицательной ионной эмиссии, а также коэффициента отражения.
Недостаток данной установки заключается в относительно низкой воспроизводимости параметров изделий, получаемых в серийном производстве. А также связан с недостаточной точностью формирования топологии элементов микросхем, обусловленной колебаниями параметров режима обработки, отсутствием непрерывного контроля всех стадий процесса травления (очистка поверхности, травление, переход травления от одного слоя к другому, окончание процесса травления).
Техническая задача, решаемая при помощи предлагаемой полезной модели, заключается в разработке безинерционного метода контроля параметров процесса и состояния обрабатываемой поверхности, позволяющей осуществлять контроль процесса травления любых материалов и многослойных гетероструктур непосредственно в процессе ионно-лучевой обработки.
Для решения данной задачи использован интегральный сигнал вторичной электронной эмиссии, отличающегося простотой регистрации и высокой чувствительностью к составу обрабатываемой поверхности. Для этого в конструкцию устройства введен приемник электронов.
Устройство представлено на чертеже и включает металлический цилиндрический контейнер 1, в котором перпендикулярно его центральной оси расположен подложкодержатель 2 с образцом 3. За подложкодержателем параллельно его поверхности размещен приемник электронов 4 (анод), находящийся под положительным относительно «земли» потенциалом. В нижнем основании контейнера выполнено круглое входное окно 5 для ионного пучка, оснащенное экранирующей металлической сеткой 6, находящейся под отрицательным относительно «земли» потенциалом.
Устройство работает следующим образом:
Ионный пучок через входное окно 5 и сетку 6 достигает образца 3. При этом из поверхности образца выбиваются вторичные электроны, которые под воздействием электрического поля достигают приемника электронов 4. В электрической цепи «приемник электронов-земля» возникает анодный ток, который фиксируется отдельным регистрирующим прибором (на чертеже не показан), связанным обратной связью с источником ионного пучка. Анодный ток дает представление об интенсивности процесса травления поверхности образца Задав оптимальный анодный ток можно автоматически регулировать интенсивность ионного пучка.