Details
| Title | Характеризация наноразмерных слоев гетерокомпозиций с применением цифровой обработки данных просвечивающей электронной микроскопии = Heterocompositions nanoscale layers characterization using digital processing of transmission electron microscopy data // Известия высших учебных заведений. Электроника. – 2025. – Т. 30, № 6. — С. 707-720 |
|---|---|
| Creators | Волков Р. Л. ; Киреев Г. С. ; Подорожний О. В. ; Решетняк А. Р. ; Аникин А. В. ; Боргардт Н. И. |
| Imprint | 2025 |
| Collection | Общая коллекция |
| Subjects | Физика ; Физика твердого тела. Кристаллография в целом ; гетерокомпозиции (физика) ; наноразмерные слои ; цифровая обработка данных ; электронная микроскопия ; просвечивающая микроскопия ; микродифракция электронов ; фокусированные ионные пучки ; heterocompositions (physics) ; nanoscale layers ; digital data processing ; electron microscopy ; transmission microscopy ; electron microdifraction ; focused ion beams |
| UDC | 539.2 |
| LBC | 22.37 |
| Document type | Article, report |
| Language | Russian |
| DOI | 10.24151/1561-5405-2025-30-6-707-720 |
| Rights | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Record key | RU\SPSTU\edoc\78047 |
| Record create date | 1/20/2026 |
Современная просвечивающая электронная микроскопия позволяет проводить всесторонние исследования структуры и определять состав слоев различных гетерокомпозиций. Применение просвечивающей электронной микроскопии для характеризации слоев наноразмерной толщины требует разработки количественных методов анализа электронно-микроскопических данных. В работе методами анализа электронно-микроскопических данных исследованы слои фазосдвигающего фотошаблона, который используется в операциях литографии в микроэлектронике. Определено, что в образцах поперечного сечения на поверхности подложки SiO[2] расположены слои Mo[0,03]Si[0,36]N[0,61], Cr[0,49]C[0,03]N[0,48] и Cr[0,38]C[0,05]N[0,28]O[0,29]. Установлено, что количественный анализ одномерных профилей интенсивности, вычисленных путем усреднения ее распределения на электронно-микроскопических изображениях вдоль подложки, обеспечивает прецизионное измерение толщины слоев гетерокомпозиции, которая составила (69,91 плюс/минус 0,12) нм для молибденсодержащего слоя, (26,42 плюс/минус 0,17) нм и (20,00 плюс/минус 0,20) нм для хромсодержащих слоев. Анализ высокоразрешающих электронно-микроскопических микрофотографий и электронограмм, полученных от образцов планарного сечения, показал, что молибденсодержащий слой Mo[0,03]Si[0,36]N[0,61] является аморфным, а хромсодержащие слои Cr[0,49]C[0,03]N[0,48] и Cr[0,38]C[0,05]N[0,28]O[0,29] имеют поликристаллическую структуру и образованы кристаллитами с кубической решеткой с параметрами 0,406 и 0,408 нм соответственно. В результате цифровой обработки изображений выявлено, что в слоях Cr[0,49]C[0,03]N[0,48] и Cr[0,38]C[0,05]N[0,28]O[0,29] средние латеральные размеры кристаллитов близки к значениям 6,7 и 7,4 нм, средние размеры пор приблизительно равны 1,7 и 2,5 нм, а их пористость составляет 6,4 и 16,6 % соответственно. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности предложенных методов количественной оценки толщины и пористости слоев фотошаблона и могут применяться при электронно-микроскопических исследованиях различных гетерокомпозиций с наноразмерными слоями.
Modern transmission electron microscopy permits comprehensive studies of the structure and determination of the composition of various multilayer heterocompositions. Transmission electron microscopy use for characterization of nanoscale layers requires the development and application of quantitative methods for analyzing electron microscopic data. In this work, electron microscopic data analysis methods were employed to study the layers of a phase-shifting photomask used in lithography operations in microelectronics. It was determined that the Mo[0.03]Si[0.36]N[0.61], Cr[0.49]C[0.03]N[0.48] and Cr[0.38]C[0.05]N[0.28]O[0.29] layers are located in cross-sectional samples on the surface of the SiO[2] substrate. It has been established that quantitative analysis of one-dimensional intensity profiles calculated by averaging its distribution in electron microscopic images along the substrate provides a precise measurement of the heterocomposition layers’ thicknesses, which were (69.91 plus/minus 0.12) nm for the molybdenum-containing layer, (26.42 plus/minus 0.17) nm and (20.00 plus/minus 0.20) nm for the chromium-containing layers. An analysis of high-resolution electron micrographs and electron diffraction patterns obtained for planar-view sample has shown that the molybdenum-containing layer Mo[0.03]Siх[0.36]N[0.61] is amorphous, while the Cr[0.49]C[0.03]N[0.48] and Cr[0.38]C[0.05]N[0.28]O[0.29] chromium-containing layers have a polycrystalline structure with cubic crystal lattice with parameters of 0.406 and 0.408 nm, respectively. It was found using digital image processing that in the Cr[0.49]C[0.03]N[0.48] and Cr[0.38]C[0.05]N[0.28]O[0.29] layers, the average lateral sizes of crystallites are close to 6.7 and 7.4 nm, the average pore sizes are approximately 1.7 and 2.5 nm, and their porosity values are 6.4 and 16.6 %. The obtained results demonstrate the effectiveness of the proposed methods for quantitative estimation of the photomask layers thickness and porosity, and can be used in electron microscopic studies of various heterocompositions with nanoscale layers.
Access count: 40
Last 30 days: 12
