При облучении диэлектрических материалов ионным пучком имеет место накопление электрического заряда в облучаемом материале. Данный процесс хорошо известен и наблюдается как при обработке материалов сфокусированным ионным пучком, так и при получении изображений методами ионной микроскопии [1,2]. Процесс накопления заряда приводит к изменению потенциала поверхности, что негативно сказывается на качестве получаемых структур и изображений. В связи с этим разработано значительное количество методов компенсации накапливаемого заряда, таких как нанесение проводящего покрытия и компенсация заряда потоком электронов, в то время как количественному описанию самого процесса накопления заряда посвящено весьма ограниченной число работ [3,4].
В данной работе проведено экспериментальное исследование влияния облучения материалов сфокусированным гелиевым ионным пучком на ионно-индуцированную эмиссию электронов из пленок диоксида кремния и нитрида кремния. Предложена количественная модель пространственного распределения формирующегося заряда, а также модель описывающая изменение потенциала поверхности в процессе сканирования сфокусированным ионным пучком.
В работе исследовались образцы пленок нитрида и диоксида кремния различных толщин на кремниевой подложке. Облучение ионами He+ с энергиями от 12 до 36 кэВ проводилось с использованием сканирующего ионного гелиевого микроскопа Zeiss ORION. Исследуемый образец помещался в центр заземленной полусферической сетки. Вторичные электроны регистрировались с использованием детектора Эверхарта-Торнли. Распределение вторичных электронов по энергиям исследовалось методом задерживающего потенциала. Для исследования кинетики накопления заряда при локальном облучении сфокусированный пучок ионов непрерывно воздействовал на одну точку образца, при этом регистрировалось изменение сигнала вторичных электронов. Кроме того, проводилось сканирование квадратных областей размерами от 100 нм до 800 мкм с регистрацией сигнала вторичных электронов в каждой точке.