Введение к работе
Актуальность.
Развитие современной науки и техники определяют повышенный интерес к свойствам
товерхностных слоев, толщина которых составляет доли микрометра. Одним из
4аиболее широко используеуемых методов анализа таких слоев является электронная
эхе—спектроскопия (ЭОС), которую отличает возможность при высокой
чувствительности («10 ат./см2) и малой глубине зондирования (10+40 А) проводить анализ участков поверхности площадью менее 0.01 мкм2. Вследтвие этих качеств ЭОС широко применяется в самых различных научных и прикладных задачах для получения информации о содержании и распределении элементов как по поверхности, так и по глубине образца. Для получения информации о локальных концентрациях элементов на поверхности необходимо решить две основные задачи. Первая из этих задач, заключающаяся в определении интенсивностей оже-линий, усложняется тем, что распределение оже—электронов налагается на интенсивный фон неупругорассеянных и вторичных электронов. Вторая задача заключается в пересчете измеренных интенсивностей в концентрации элементов. Для решения этой задачи необходимо корректное описание процессов, происходящих при генерации, выходе из твердого тела и регистрации оже-электронов. При этом основная проблема состоит в учете матричного эффекта, т.е. явления зависимости параметров оже-эмиссии от состава матрицы. Для проведения матричной коррекции требуется знание таких физических параметров, хак длина свободного пробега электрона для неупругого рассеяния (А), фактор обратного рассеяния (Л), сечекие ионизации внутренней оболочки (<т) и др. Таким образом, проведение количественного оже—анализа является достаточно сложной физической задачей. Поэтому, несмотря на наличие большого числа работ, посвященных отдельным вопросам проведения измерений и расчетов, до настояшего времени в литературе отсутствовали обобщающие работы, в которых давались бы заключения о точности различных методов количественной ЭОС. В связи с вышеизложенным становится понятным актуальность и большое практическое значение исследовании. направленных на развитие метрологического обеспечения количественного оже—анализа.
Целью работы являлось изучение влияния матричного эффекта на интенсивность оже-эмиссии электронов из твердого тела, проверка адекватности сушествуюшю моделей описания происходящих при этом физических процессов, влияющих н: точность количественного оже-анзлизз.
Новизна. В представленной диссертации впервые:
детально изучено влияние на матричный эффект б бинарных системах таких факторо: как условия проведения измерений, энергия выбранных для анализа линий концентрация системы, выбор уравнений для расчета параметров оже—эмиссии:
предложена зкспеоименталъная методика определения фактора обратного рассеяни для адсорбированных слоев толщиной порядка монослоя и проведены измерения п этой методике для 8 различных веществ:
— на основаній измерений -состава 11 силицидов її германидов переходных металле
проведено экспериментальное сравнение существующих подходов в количественно
оже—анализе и выбран наиболее точный алгоритм анализа этих систем.
Практическая ценность. Полученные в данной рзботе результаты позволяют значительно повысить точное-количественного оже-анализа силишідов и германидов переходных металлов щ использовании предлагаемого алгоритма обработки электронных спектров и расче-концентраций элементов. Личный вклад автора заключается в разработке методик постановке и проведении экспериментальных исследований, создам соответствующего пакета программ для интерпретации полученных данны Предложенный алгоритм измерения состава был использован в разработанні методиках проведения анализа силицидов З-d металлов, нитрида и оксинитри. кремния. Результаты проведенных исследований позволяют дать оценку точное описания отдельных стадий процессов, происходящих при проведении оже-анализа.
Положения, выдвигаемые на зашиту.
- матричный эффект обуславливает при анализе бинарной системы среднюю
югрешность 30 в случае неучета этого эффекта;
- расхождение результатов расчета фактора обратного рассеяния по уравнению Шимицу
1] с экспериментальными данными в среднем составляет 3% при энергии первичных
электронов в диапазоне от 2 до 10 кэВ;
- наилучшее согласие с экспериментальными данными наблюдается при расчете
этносительных значений длин свободного пробега электронов по уравнении
Ганумы-Парла-Пэнна [2];
- эффектом уменьшения выхода оже—электронов вследствие упругого рассеяния при
анализе матриц с малыми и средними атомными номерами (Z<45) можно принебречь;
- наиболее корректное вычитание фона неупругорассеянных оже-электронов
происходит при использовании метода Тоугарда [3];
- алгоритм проведения количественного анализа таких бинарных систем как силициды
и германиды переходных металлов, основанный на измерении интенсивности
оже—сигнала как площади под контуром оже—линии после вычитания фона по методу
Тоугарда и проведении матричной коррекшш при расчете А по уравнению
Танумы-Пауэла—Пэнна. обеспечивает наименьшую погрешность измерения состава.
Аштробация Материалы диссертации докладывались на:
1) 6—ом Всесоюзном симпозиуме по ФЗЭ. ВЭЭЭ, ВИЭЭ (Рязань. 1986);
-
1—ой Всесоюзной конференции "Физические методы исследования поверхности и диагностика материалов вычислительной техники" (Кгапенев, 19S6i;
-
1-ой Всесоюзной конференции "Физические основы микроэлектроники" (Вильнюс. 1987):
-
20—ой Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Киев. 19S7);
5) 7—ом семинаре социалистических стран по электронной спектроскопии (Бургас.
Болгария. 19SS):
-
9- Ш всесоюзной конференции "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом" (Москва, 19S9);
-
1-ой Всесоюзной конференции "Поверхность" (Черноголовка, 1989);
-
12-ом международном конгрессе по рентгеновской оптике и микроанализу (Краков, Польша, 1989);
-
6-ой Европейской конференции по прикладному анализу поверхности (Антибы, Франция, 1989).
-
7-ом Всесоюзном симпозиуме по ФЭЭ, ВЭЭЭ, ВИЭЭ (Ташкент, 1990);
-
11-ой Европейской конференции по изучению поверхности (Саламанка, Испания, 1990)
-
6-ой международной конференции по количественному анализу поверхности (Лондон, Англия, 1990);
-
21-ой Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Ленинград, 1991);
14) 7-ом Всесоюзном семинаре по электронной микроскопии (Звенигород, 1991).
Публикации. Основное содержание работы изложено в 22 опубликованных работа
(см. список в конце автореферата).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируем( литературы из 190 наименований, содержит 151 стр. текста, 42 рисунка, 36 таблиц.
