Способ контроля толщины и показателя преломления диэлектрической пленки на диэлектрической подложке

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PEQlVEiËÈH ! (1Е «И ав G 01 В 11/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

i1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ЪСЕСОВВЙЛ "l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1Р ".™...","

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3318274/25-28 (22) 09.07.81 (46) 23.06.83. Бюл. 11 23 (72) В..В. Сорока.и Н.В. Юрин (71) Ленинградский институт авиацион. ного приборостроения (53) 531.717.1 (088.8) .(56) 1. Горшков М.И. Эллипсометрия.

И., "Советское радио", 1974, с. 154" 156.

2. F.À. АЬеЬев. Advanced Oytica1

Technique И1 у Б.I. 3.967, р. 143. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ

И ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПОДЛОЖКЕ, заключающийся в том, что освещают пленку поляризованным излучением под углом к поверхности, измеряют интенсивность отраженного излучения, определяют.коэффициент отражения, по которому вычисляют значения угла Брюстера, и определяют толщину и показатель преломления пленки, отличающийся тем, что, с целью. повышения точности контроля, помещают пленку в иммерсионную жидкость, освещение прьизврдят излучением, поляризованным пер- пендикулярно к плоскости падения излучения, а затем компланарно плоскости падения излучения, угол Брюстера вычисляют для двух случаев поляризации по минимальному значению коэффициента отражения, а толщину и показатель преломления пленки определяют по известным зависимостям.

1024703 .

Изобретение относится к контроль-. но-измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров пленочных покрытий и пленочных световодов, применяемых в оптических приборах и устройствах.

Известен способ одновременного раздельного определения толщины и показателя преломления пленок на подложках, заключающийся в том, что на исследуемую пленку с подложкой воздействуют пучком света с эллиптической поляризацией, измеряют параметры .эллипса поляризации отраженного (или проходящего) света и, срав" нивая их с параметрами эллипса поля. ризации падающего света, с помощью известных теоретических соотнощений вычисляют показатель преломления и толщину пленки на подложке Я

Недостатками этого способа являются сложность, трудоемкость и, как следствие, низкая точность процесса измерений параметров эллипса поляризации света.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения толщины и показа-: теля преломления диэлектрической плен ки на диэлектрической подложке, з№ ключающийся в том, что освещают пленку поляризованным излучением под углом к поверхности, измеряют интенсивность отраженного излучения, определяют коэффициент отражения, по которому вычисляют значения угла

Бюстера, и определяют толщину и показатель преломления пленки . (23

Недостатком известногЬ способа является низкая точность определения показателя преломления и толщины реальных, т.е, неоднородных пленок.

Это связано, в частности, с тем, что в зависимости коэффициента отражения света от углов падения для неоднородных пленок сильно зависят от харак тера и величины неоднородности показателя преломления и толщины таких пленок. В результате необходим большой объем расчетов зависимостей коэффициента отражения пленки с найденным показателем преломления от углов падения при различных значениях ее толщины.

Цель изобретения - повышение точности определения показателя прелом" ления и толщины диэлектрической пленки на диэлектрической подложке.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения толщины и показателя преломления диэлектрической пленки на диэлектри- .

5 ческой подложке, заключающемуся в " том, что освещают пленку поляризованным.излучением под углом к поверхности, измеряют интенсивность отраженного излучения, определяют коэффициент отражения, по которому вычисляют значения угла Брюстера, и определяют толщину и показатель преломления пленки, помещают пленку в иммерсионную .жидкость, освещение

15 производят излучением, поляризованным перпендикулярно к плоскости па, дения излучения, а затем компланарно плоскости падения излучения, угол Брюстера вычисляют для двух

20;случаев поляризации по минимальному значению коэффициента отражения, а толщину и показатель преломления пленки определяют по известным зависимостям.

Способ осуществляется следующим образом, При изменениях угла падения излучения от О до 90е коэффициент отражения света от пленки с подлож-

:30 кой в иммерсионной жидкости периодически происходит через максимумы и минимумы, соответствующие максимумам и минимумам интерференции лучей, отраженных от.первой и второй поверхЗ5 ностей пленки, причем в случае -одно родной. прозрачной пленки величина коэффициента отражения при углах падения, соответствующих интерференционным минимумам, должна быть близкой к нулю. В случае неоднородной( пленки происходит лишь некоторое увеличение коэффициента отражения в области интерференционного мийимума, что не оказывает существенного влия№5 ния на точность определения углов падения, соответствующих условиям минимумов интерференции лучей, отраженных от разлиыных поверхностей пленки, т.е. от границ иммерсионная жидкость " пленка и пленка " подложка

50)соответственно. Из условия интерференционнрго минимума коэффициента . отражения .авета от пленки с подложкой в иммерсионной жидкостй вычисля-. ется толщина пленки .55

" о

3 1024703 4 где К 1, 2, 3,... - порядок интер-. 1значению показателя преломления (6)> ференционного причем минимума, . о о длина волны g(- .. П 2 и света В вакуу- .

Показатель преломления и связан с величинои iq зависимостью

- показатель преломления матеА риала подложки "= "о (о (3) и иммерсионной 10 жидкости, где и - показатель преломления сред ий (pe тол» . иммерсионнои жидкости ф щине1показатель <о - угол Брюстера, вычисленный преломления по минимальному значению плен ки коэффиц ен а о ражен . я .

{ у лы падения Д я разделения ин ерференцио х тветств е минимумов коэффициента отражения интерфернци излучения и минимума, соответствуюонным минимумам щего углу Брюстера, определяют

К»го порядка 20 коэффициент отРажениЯ света в зависимости от угла падения при двух

Повышение точности контроля дос" „:: поляризациях компланарной и пертигается заменой слоисто-неоднород-. пендикулярной плоскости падения ной оптической системы (воздух - плен- ; излучения. ка - подложка) с различными показате- 6 этом случае интерференционные

Ьями всех трех сред физически более минимумы коэффициента отражения бупростой системой (иммерсионная жид-.. дут наблюдатвся при обеих полярикость - пленка - подложка), в кото- зациях излучения, тогда как "брюсрой показатели преломления сред, .гра- теровский" минимум будет наблюдаться ничащих с обеими поверхностями плен- лишь при одной из них, что позволяки, одинаковы. Это приводит к тому, 30 ет точно разделить интерференционные что в случае однородной пленки при минимумы коэффициентов отражения угле падения, равном углу Брюстера и воспользоваться формулой (2) для пленки, коэффициент отражения от расчета толщины пленки. пленки с подложкой, помещенных в им- Таким образом, предлагаемый спомерсионную жидкость, обращается в 35 соб позволяет раздельно с высокой нуль, и в случае неоднородной пленки точностью определять показатель пре(хотя коэффициент отражения не обра- ломления и толщину диэлектрической щается в нуль}.он имеет минимум пленки на диэлектрической подложке при угле падения, соответствующем . за счет вычисления Брюстера для двух среднему значению (.о) угла Брюстера ® случаев поляризаций и помещении неоднородной пленки, т.б. среднему . пленки в. иммерсионную жидкость.

Составитель H. Чвчварин

Редактор В. Лазаренко ТехредД.Пекарь! Корректор А. ференц

«\ ««««««» «

Заказ 4376/35 Тираж 602 . Подписное

ВНИИПИ осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

«««««««««В«» %

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,