Методы зондирования. Фотоны как зондирующие частицы. Метод зондирования, базирующийся на ионных пучках, страница 2

Рис. 2. Методы, основанные на электронном облучении

LEED (ДМЭ) - дифракция медленных электронов, HEED (ДБЭ) - дифракция быстрых электронов, RHEED (ДОБЭ) - дифракция отраженных быстрых электронов, ILEED (ДНМЭ) - дифракция неупруго отраженных медленных электронов, AES (ЭОС) - электронная оже-спектроскопия, EIID (ЭСИД) – электронно стимулирована ионная десорбция, EPSMS (МСЭПЗ) - масс-спектрометрия с электронным поверхностным зондом, EID (ЭДС) - электронно стимулированная десорбция, SDMM (МДПМ) - микроскоп десорбции поверхностых молекул, CIS (СХИ) - спектроскопия характеристического излучения, APS (CПП) - спектроскопия пороговых потенциалов.

§ 2.3. Метод зондирования, базирующийся на ионных пучках

Метод зондирования, базирующийся на ионных пучках, имеет фундаментальные отличия от зондирования фотонами и электронами. Поскольку фотоны и электроны много легче атомов, в большинстве случаев они не могут передать атомам энергию, достаточную для их смещения с положения в решетке. Однако ионы средней энергии могут выбивать атомы с их мест в твердом теле. Этот эффект можно использовать двояко. Во-первых, можно удалять материал с поверхности распылением слой за слоем для анализа по третьему измерению (глубине). Можно провести масс-спектрометрический анализ удаленных атомов; это составляет основу вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС). Поскольку сложно создать ионные источники большой яркости и трудно сфокусировать ионы из-за их большой массы, обычно достигаемое пространственное разрешение ВИМС ниже, чем для электронов. Во-вторых, профиль распределения по глубине можно" определить путем попеременного последовательного ионного стравливания слоев материала и оже-анализа обнажающейся поверхности.

Рис. Методы, основанные на ионном облучении.

СИР – спектрометрия ионного рассеяния, ВИМС - вторичная-ионная масс-спектрометрия, ИНС – ионно-нейтрализационная спектросопия, ПИР – протонное возбуждение рентгеновского излучения.

§ 2.4. Метод зондирования с помощью нейтральных частиц

Для некоторых специальных целей в качестве зондирующих частиц используются нейтральные атомы. Так, в одном из вариантов метода ВИМС для удаления материала вместо ионов служит пучок нейтральных атомов высокой энергии. Этим снимается проблема зарядки объекта, вызывающая значительные трудности при ВИМС анализе диэлектрических пленок.

Совершенно иной путь применения нейтральных атомов для получения изображения поверхности кремния   и  других   материалов  открывает  новый метод хемографии. Фотографическая пластинка располагается во влажной атмосфере с небольшим зазором над соответствующим образом подготовленным образцом, например над очищенной пластиной кремния. Дефекты в кремнии или пленка загрязнений влияют на локальную скорость реакции паров воды с кремнием, образующиеся в ходе реакции атомы водорода экспонируют пластинку и тем самым формируют изображение дефекта или пленки загрязнения.

§ 2.5. Фононы как средство зондирования

Исследование вещества звуковыми импульсами дело не новое, однако при обычных частотах длина волны слишком велика и нельзя обеспечить достаточное разрешение. С разработкой линз, преобразователей и соответствующей электроники на частоты в сотни мегагерц и даже гигагерц разрешение увеличилось до значений, сравнимых с пределом оптической микроскопии (мкм диапазон). Есть два основных преимущества перед световой и растровой электронной микроскопией, важные для некоторых применений:

1)  Поскольку фононы в той или иной степени проникают фактически во все материалы, можно получать информацию об оптически недоступных подповерхностных слоях. К сожалению, глубина проникновения уменьшается с длиной волны и примерно равна горизонтальному разрешению.

2)  В силу иных механизмов контраста акустический микроскоп четко выявляет определенные дефекты и другие структурные элементы, наблюдение которых с помощью электронов и фотонов затруднительно.