Эллипсометр

 

Изобретение относится к технике оптико-физических измерений, а именно к эллипсометрии, и может быть использовано при контроле оптических параметров поверхности материалов и изделий. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение точности измерения оптических характеристик. Устройство содержит излучатель 1, имеющий круговую поляризацию излучения (лазер ЛГН-208), плечо поляризатора 2 и плечо анализатора 3, неподвижно закрепленные на основании 4 так, что их оптические оси параллельны, поворотный стол 5 с закрепленными на нем исследуемым объектом 6 и зеркалом 7. Плоскость падения излучения на объект 6 и отражающие поверхности объекта 6 и зеркала 7 взаимно перпендикулярны. В плече поляризатора 2 установлена поляризационная призма Глана 8, жестко связанная со светоимпульсной системой синхронизации угла поворота, включающей в себя лимб 9 с рядом меток, расположенных через равные угловые интервалы по его периметру, и одной меткой, сдвинутой по радиусу лимба относительно указанного ряда меток, и двумя опорными парами 10 и 11 для формирования электрических импульсов. В плече анализатора 3 установлены последовательно по ходу луча анализатор 12 (призма Глана), фиксирующая оптическая система 13 и фотоприемник 14, связанный с входом усилителя 15, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16, вход запуска которого соединен с оптронной парой 11, а цифровой выход АЦП через интерфейсный блок 17 соединен с шиной ввода данных микроЭВМ 18, связанной с устройством вывода информации 19, блоком привода вращения стола 20 посредством устройства сопряжения 21. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (ST)S 0 01 У 4/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4351015/24-25 (22) 28. 12. 87 (46) 15.06.90. Бюл, У 22 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) С.А.Алексеев, И.Г.Бронштейн, В.Я,Михновец и С,Н,Устинов (53) 535.8 (088,8) (56) Основы зллипсометрии/Под ред.

А. В, Ржанов а, Новосибирск. Наук а

1979, с. 74.

Заявка Франции 9 2501861, кл. G 01 3 4/04, 1980.

„.Я0„„15 1419 А1 (54 ) ЭЛЛИПСОМЕТР (57) Изобретение относится к технике оптико-физических измерений, а именно к эллипсометрии, и может быть использовано при контроле оптических параметров поверхности материалов и изделий. Цель изобретения — упрощение конструкции устройства и повьппение точности измерения оптических харак,теристик, Устройство содеряыт излучатель 1, имеющий круговую поляризацию йэлучения (лазер ЛГН-208), плечо поляризатора 2 и плечо анализатора 3, не1571419 подвижно закрепленные на основании 4 так, что их оптические оси параллельны, поворотный стол 5 с закрепленными на нем исследуемым объектом 6 и зер5 калом 7, Плоскость падения излучения на объект 6 и отражающие поверхности объекта 6 и зеркала 7 взаимно перпен- дикулярны, В плече поляризатора 2 установлена поляризационная призма Гла 111 на 8, жестко связанная со светоимпульсной системой синхронизации угла поворота, включающей в себя лимб 9 с рядом меток, расположенных через равные угловые интервалы по его перимет- 15 ру, и одной меткой, сдвинутой по радиусу лимба относительно указанного ряда меток, и двумя оптронными парами

Изобретение относится к технике оптико -физических измерений, a имен-. 25 но к эллипсометрии, и может быть использовано в оптической и полупроводниковой промышленности при контроле оптических параметров поверхности материалов и изделий. ЗО

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение точности измерения оптических характеристик эа счет расширения диапазона уг,лов падения света на образец, 35

На фиг. 1 схематически представлен эллипсометр.

Эллипсометр включает излучатель 1, имеющий круговую поляризацию излучения (мазур ЛГН-208), плечо, поляризатораа 2 и плечо анализатор!а 3, неподвижно закрепленные на основании 4 таким образом, что их оптические оси параллельны, поворотный стол 5 с закреплен-45 нысы на нем исследуемым объектом 6 и зеркалом 7. Ппоскость падения излучения на объект 6 и отражающие поверхЪ ности объекта 6 и зеркала 7 взаимно перпендикулярны. В плече поляризатора

2 установлена поляризацонная призма

Глана 8, которая жестко связ ана с.о светоимпуль ской систамой синхронизации угла поворота, включающей лимб 9 с рядом меток, расположенных через равные угловые интервалы по его периметру и,одной меткой, сдвинутой по радиусу лимба относительно укаэанного ряда меток, и двумя оптронными парами 10 и

10 и 11 дпя формироваьыя: электрических импульсов, В плече анализатора 3 установлены последовательно по ходу луча анализ атор 2 (призма Глана), фокусирующая оптическая система 13 и отоприемник 14, связ анный с входом усилителя 15, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16> вход запуска которого соединен с оптронной парой 11, а цифровой выход АЦП через интерфейсный блок 17 соединен с шиной ввода данных микроЭВМ 18, связанной.с уст" ройством вывода информации 19, блоком привода вращения стола 20, посредством устройства сопряжения 21, 1 ил, 11 для формирования электрических импульсов, В плече анализатора 3 установлены последовательно по ходу луча анализатора 12, фокусирующая оптическая система 13 и фотоприемник 14, установленный в фокальной плоскости фокусирующей системы. Выход фотоприемника 14 связан с входом усилителя 15. Выход усилителя

15 соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16, вход запуска которого соединен с оптронной парой 11. Цифровой выход АЦП через интерфейсный блок .1.7 соединен с шиной ввода даниых микроЭВМ !8. Син- хрониэирующий вход интерфейса блока

17 соединен с выходом оптронной пары

10, Для регистрации результатов измерений служит устройство 19 вывода информации (печать, дисплей), соединенное с микроЭВМ. С микроЭВМ связан также блок привода вращения стола 20 (шаговый двигатель) посредством блока

21 сопряжения, Эллипсометр работает следующим образомм.

Излучение от излучателя 1 через призму Глана 8 направляется на поверхность исследуемого объекта 6, Отраженное от объекта 6 излучение вторично отражается от зеркала 7 и направляется в плечо анализатора 3, Поскольку нормаль 0 И к отражающей поверхности зеркала составляет с оптическими осями плеч и, следовательно, лучом АО о угол 90 (угол 0 АО), но сумма углов

19 объект путем поворота только одного элемента эллипсометра — поворотного стола, что существенно упрощает конструкцию прибора.

При изменении угла падения не требуется дополнительной юстировки схема эллипсометра, что повышает производительность измерений, Формула изобретения

Составитель А, Грузинцев

Техред М.Дидык Корректор В,Кабаций

Редактор А,Долижч

3 ак аэ 1504 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгорол, ул. агарина,!01

5 15714

AON NOO 00 N NO А будет равна

180, следовательно отраженный от зеркала луч O A будет параллелен лучу AO при любом значении (. Прошедшее анализатор 12 излучение фокусируется оптической системой 13 на приемную площадку фотоприемника 14 (при использовании фотоприемника с достаточно большой приемной площадкой, например, фотодиода ФД-24К) фокусирующая система может быть исключена из схемы эллипсометра. При вращении поляризатора с фотоприемника снимается переменный сигнал, который после усиления в бло- 15 ке усилителя 15 преобразуется в цифровой код, вводимый в микроЭВМ. Синхронизация преобразования и начала ввода выборки осуществляется сигналами, вырабатываемыми onTpoHHblMH парами 10 и 11 соответственно.

Временные диафрагмы сигналов соответствуют известным. Расчет эллипсометрических параметров и решение обратной задачи эллипсометрии производит 25 ся микроЭВМ.

Учет влияния зеркала 7 на поляризацию излучения может быть произведен путем предварительной калибровки прибора или по известным для конкретно- 30

:го вида отражающего покрытия зависи- мости поляризационных параметров от угла падения, Таким образом, в предлагаемом эллипсометре обеспечивается возможность ,изменения угла падения излучения на

Эллипсометр, содержащий излучатель и установленные на основании по ходу луча плечо поляризатора, поворотный стол для размещенйя объекта, зеркало, плечо анализатора, причем ось по. ворота стола перпендикулярна плоскос ти пле4 поляризатора и анализатора и пересекает оптическую ось плеча поляризатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструк.» ции и повышения точности измерения оптических характеристик, плечи поляризатора и анализатора неподвижно закреплены на основании таким образом, что их оптичес сле оси параллельны, а зеркало жестко закреплено на поворот1 ном столе, причем нормаль к его отражающей поверхности перпендикулярна оси поворота стола и составляет с оптическими осями плеч поляриэатоо р а и анализ атор а у гол 90 -ч, где Я текущий угол падения излучения на исследуемый объект в эллипсометре,