Röntgenreflektometrie

Dicke, Dichte und Oberflächenkörnung von Mehrschichten auf Halbleiterscheiben

XRR-Analysen werden zur Bestimmung der Dicke, Dichte und Oberflächenkörnung von Ein- oder Mehrschichten auf Halbleiterscheiben genutzt und können sowohl für kristalline als auch amorphe Materialien verwendet werden. Wenn Röntgestrahlen unter streifendem Einfall auf Materialoberflächen treffen, treten Totalreflexionen mit einem bestimmten Winkel auf, θc. Dieser Winkel ist extrem klein und wird auch kritischer Winkel genannt. Er ist zudem je nach Elektronendichte des Materials variierbar. Je größer der Winkel des einfallenden Röntgenstrahls relativ zum kritischen Winkel ist, desto tiefer dringen Röntgenstrahlen in das Material ein. Materialien deren Oberflächen komplett eben sind, können zu einer plötzlichen Abnahme der Reflektivität führen sowie zu Winkeln oberhalb des kritischen Winkels und proportional zu θ-4.

Wenn die Metalloberfläche uneben ist, wird eine noch drastischere Reduktion der Reflektivität bewirkt. Falls solch ein Material als Substrat dient und gleichmäßig mit einem anderen Material beschichtet ist, welches unterschiedliche Elektronendichten besitzt, wirken die reflektierten Röntgenstrahlen von der Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Dünnschicht sowie von der Oberfläche der Dünnschicht entweder konstruktiv oder destruktiv aufeinander ein. Hieraus ergeben sich dann störungsbedingte Schwingungsmuster. Näherungsweise kann die Intensität der Streuung einer Probe proportional zum Quadrat des Fourier-Transformationsmoduls der Elektronendichte beschrieben werden. Das Elektronendichteprofil kann somit vom experimentellen Intensitätsmuster hergeleitet werden, wobei die vertikalen Eigenschaften (Schichtdicke) sowie die Nebeneigenschaften (Unebenheiten und Wechselbeziehungen von Grenzflächen oder Nebenschichtstrukturen) die jeweiligen Charakteristika von Mehrschichten bestimmen. Insbesondere die Schichtdicke kann aus der Periodizität der Schwingung sowie aus Informationen der Oberfläche und Grenzfläche mit der Winkelabhängigkeit der Schwingungsamplitude bestimmt werden.

Systeme

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Fortschrittliches , hochmodernes und hochauflösendes XRD-System mit Guidance Expertensystemsoftware
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Hochleistungsfähiges Mehrzweck-XRD-System für breitgefächerte Anwendungen von Forschung & Entwicklung bis zur Qualitätskontrolle
    TTRAX III
Weltweit leistungsfähigstes θ/θ hochauflösendes Räntgendiffraktometer mit Diffraktionsarm auf gleicher Ebene
  MFM65
System zur Prozessmessung mittels XRR, XRF, und XRD für beschichtete Halbleiterscheiben bis zu 300 mm