Способ определения толщины пленки

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля толщины тонких металлических пленок. Целью изобретения является повышение точности определения толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку. Освещают контролируемую поверхность пучком излучения. Формируют интерференционную картину и определяют по ней величину изгиба полос на границе пленки и расстояние между полосами. После этого перемещают поверхность в направлении падения на нее пучка излучения, фиксируют направление перемещения интерференционных полос и определяют направление их изгиба относительно системы интерференционных полос в области диэлектрической подложки, непокрытой металлической пленкой и по полученным данным рассчитывают толщину пленки. 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 8 11/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4842395/28 (22) 09.04.90 (46) 23,06,92. Бюл. М 23 (71) Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры и

Саратовский государственный университет им. Н.Г,Чернышевского. (72) Д.A,Óñàíoâ, В.Д,Тупикин и A,В.Скрипаль (53) 531,717.11(088,8) (56) Евтихиев Н,Н. и др. Прибор для автоматического измерения толщины пленок.—

ПТЭ, 1983, N 6, с. 204. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ПЛЕНКИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля толщины тонких

Изобретение относится к области интерференционной микроскопии и может быть использовано для контроля толщины тонких металлических пленок, в частности используемых в изделиях микроэлектроники.

Известен способ измерения толщины пленок, в котором с помощью микроинтерферометра МИИ-4 в поле зрения окуляра наблюдают две системы интерференционных полос, измеряют расстояние между соседними полосами и между соответствующими полосами из систем интерференционных полос и рассчитывают толщину пленок.

Однако с помощью этого способа возможно измерять толщину лишь прозрачных пленок в диапазоне 0,3-50 мкм.

Известен также способ определения толщины ферритовых пленок путем опреде. Ж 1742612 А1 металлических пленок. Целью изобретения является повышение точности определения толщины металлической пленки; нанесенной на диэлектрическую подложку. Освещают контролируемую поверхность пучком излучения. Формируют интерференционную картину и определяют по ней величину изгиба полос на границе пленки и расстояние между полосами. После этого перемещают поверхность в направлении падения на нее пучка излучения, фиксируют направление перемещения интерференционных полос и определяют направление их изгиба относительно системы интерференционных полос в области диэлектрической подложки, непокрытои металлическои пленкои и по полученным данным рассчитывают толщину пленки. 1 ил. ления отражательной способности и изменения фазы при отражении с последующим расчетом, основанным на использовании теории слоистых сред, содержащих поглощающие элементы, Однако описанный способ не позволяет измерять толщину тонких пленок и не применим для измерений металлических пленок..

Известен также способ измерения геометрических параметров поверхности в интерференционном профилографе белого света, заключающийся в построчном сканировании интерференционного поля, преобразовании ин ерференционной картины в фотоэлектрический сигнал, выделении в каждом периоде преобразования пика сигнала, связанного с ахроматической полосой, формировании сигнала расстройки. пропорционального разности длительно1742612

40 ученным данным рассчитывают толщину 50 пленки, после, измерения изгиба и частоты интерференционных полос перемещают исследуемую поверхность в направлении падения на нее пучка излучения, фиксируют направление перемещения системы интерференционных полос и определяют напрэвление их изгиба относительно системы интерференционных полос в области диэлектрической подложки, непокрытой металсти, изменении разности хода интерферирующих лучей в сторону уменьшения сигна-. ла рэсстройки и регистрэции вносимой рэзности хода. С помощью этого способа геометрические параметры контролируемой поверхности определяют, анализируя результэты вычислений, полученных после сканирования всех строк интерференционного поля.

Однако описанный способ сложен в реализации и не позволяет измерять толщину металлических пленок нэ диэлектрическом основании с высокой точностью.

Наиболее близким является способ автоматического измерения толщины тонких непрозрачных пленок, основанный нэ измерении изгибэ интерференционных полос нэ границе пленка — подложка. С помощью блока электронной обработки производится преобразование интерференционной каргины в фотоэлектрический сигнал, опознание и точное определение временного положения центра ахроматической полосы в различных сечениях интерференционного поля и измерение изгиба ахроматической полосы на границе пленка — подложка. Диапаз,: измеряемых толщин с помощью этого способа зэключен в интервэле 0,003-3 мкм, погрешность измерения составляет

+O,003 мкм, Однако описанный способ не позволяет с высокой точностью проводить измерения толщин металлических пленок, нанесенных нэ диэлектрическое основание из-за отсутствия учета влияния параметров металлической пленки нэ результаты измерений.

Цель изобретения — повышение точности определения толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения толщины пленки, заключающемуся в том, что освещают исследуемую поверхность пучком излучения, формируют интерференционную картину, измеряют величину Л Х изгиба интерференционных полос на границе пленки и расстояние Р между соседними интерференционными полосами и по пол5

35 лической пленкой, э расчет толщины h пленки осуществляют по формуле д„ ги + aa дахр 2 + i m. Ж.А

+ Г12г2зехр 21 Р 2 где Р =2ml1hД;

1 — n, г12 1+ и:

n — n г23

n+n

Л- длина волны излучения; и — комплексный показатель преломления метэллической пленки, !

n — показатель преломления подложки;

m=0 при совпадении направления перемещения и изгиба системы полос относительно системы полос в области диэлектрической подло>кки m=1 при несовпадении направления перемещения и изгиба системы полос.

На чертеже представлено устройство, реэлизующее способ определения толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектрическое основание.

Устройство содержит источник 1 немонохроматического излучения, делитель .2 пучка, обьектив 3 микроскопа, окуляр 4, эталонное зеркало 5, диэлектрическое основание 6, металлическую пленку 7, Излучение от немонохромэтического источника 1 разделяют делителем пучка 2 нэ двэ, один из которых через обьектив 3 нэправляют нэ исследуемую поверхность, состоящую из диэлектрического основания 6 и металлической пленки 7, второй — на этэлоннос зеркало 5, отраженный пучок от эталонного зеркала 5, увеличенное изображение исследуемой поверхности и визирную линию окуляра совмещают в поле зрения окулярэ 4.

Способ осуществляется следующим обрезом, Изменяют расстояние между объективом 3 и исследуемой поверхностью до получения в центре поля зрения окуляра 4 системы интерференционных полос, поворачивают исследуемую поверхность в плоскости, перпендикулярной падающему пучку, до тех пор пока граница металлической пленки не окажется перпендикулярной системе интерференционных полос, визирную линию располагают параллельно системе интерференционных полос, измеряют величину смещения интерференционных полос на грэнице металлической пленки ЛХ и расстояние между соседними интерфе- ° ренцианными полосами Р, перемещают исследуемую поверхность в направлении падения нэ нее пучка, определяют направление перемещения системы интерферен1742612

Составитель Н,Романова

Техред M.MîðãåHòàë Корректор M.Шароши

Редактор Е.Папп

Заказ 2276 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ционных полос относительно визирной линии, совмещают визирную линию с одной полосой из системы интерференцианных полос, расположенной в области непокрытого металлической пленкой диэлектрического основания, определяют направление изгиба соответствующей полосы из системы полос, располо>кенной в области металлической пленки, в случае совпадения направления изгиба интерференционной полосы с первоначально фиксированным направлением перемещения задают m--0, в случае противоположного направления изгиба m=1.

Искомое значение толщины металлической пленки определяют из уравнения гиг + m ехр г! + 1уп.АХ .Ë

+ Г1гггзехр 21 Р 7 где P = 2л и ЫЛ;

1 — и г1г 1 +-: п — и

3 ггз =

n+n

h — толщина металлической пленки;

Л вЂ” длина волны;

n — комплексный показатель преломления металлической пленки;

n — показатель преломления подложки.

Формула изобретения

Способ определения толщины пленки, заключающийся в там, что освещают исследуемую поверхность пучком излучения, формируют интерференционную картину, измеряют величинулХ изгиба интерференцианных полос на границе пленки и расстояние P между соседними интерференцианными паласами и по полученным данным рассчитывают толщину пленки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения

5 точности определения толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектриче. скую подложку, после измерения изгиба и частоты йн арФеренционных полос перемещают исследуемую -поверхность в направ t0 лении падения на нее нучка излучения, фиксирук>т направление .йеремещения системы интерференционных полос и определяют направление их йзгиба относительно системы интерференциан мХ полос в обла15 сти диэлектрической подлоЖки, непокрытой металлической пленкой, а расчет толщины h пленки осуществляют по формуле

20 где P =2лй ЬЯ;

1 — n гг 1+й

n — и ггз =1

25 "+"

> — д ина волны излучения;

n — комплексный показатель преломления металлической пленки; ! и — показатель преломления подложки;

m=0 при совпадении направления перемещения и изгиба системы полос относительно системы полос в области диэлектрической подложки; m=-1 при несовпадении направления перемещения и изги35