Способ измерения показателя преломления и дисперсии показателя преломления диэлектрических пленок
Облучают поверхность пленки электромагнитным излучением с несколькими длинами волн А), измеряют параметры эллипса поляризации Ч и А отраженного пленкой излучения для каждой А и различных углов падения излучения. При этом длины волн используемого излучения выбираются из условия Am/4-n d An/4-(n2 - 1)1/2, где A™ , Ал - соответственно минимальная и максимальная длина волны рабочего спектрального диапазона; п - приближенное значение показателя преломления исследуемой пленки; d -толщина пленки, На каждой AI осуществляется поиск и регистрация угла р, при котором или при I не менее 3. Указанные значения фазового параметра А соответствуют выполнению условия d m -А/4 -(n2 - s i rfy) , где m - любое целое число, и тогда показатель преломления п на i-й длине волны определяется решением, системы i-1 уравнений А)(пг - sin2) 1 2 (А2 + 1 - sin29 i + 1) ,где 1 + dn /dA (Ai+1 - Ai)/ni )1 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s G 01 N 21/43
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ? "@< å i. Цр "ЦЯ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К AElTOPC)(OMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891214!25 (22) 13.12.90 (46) 23.03,93, Бюл,N. 11 (71) Научно-производственное объединение
"Электрон" (72) Т,Л,Макарова и Л.В,Шаронова (56) Уханов l0,И, Оптические свойства полупроводников, — Л.: Наука, 1981, с.68-71.
G. Н. B u-Abb ud, S,А,Altегоvitz, N.М. Bashara, Y,А.Wodlam. Multlplcwavelength-angle of incidence ellipsometry:
Application to silicon nitride-gallium arsenido
structures..l. vacuum sience and Technology. (1983). v.1, ¹ 2, 619 — 620. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ
ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ДИСПЕРСИИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК (57) Облучают поверхность пленки электромагнитным излучением с несколькими длинами волн k, измеряют параметры эллипса поляризации Чг и h,отраженного пленкой
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения величины показателя преломления и диэлектрических пленок, в частности, окислов на полупроводниках, и может быть использовано в технологических процессах и научных исследования, Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения модельной погрешности при вычислениях.
На чертеже представлена схема измерений. На поверхность исследуемогообразца 1 подают электромагнитное излучение от истоника 2 излучения, Выделение монохро. Ж,, 1803828 А1 излучения для каждой Я; и различных углов падения излучения, При этом длины волн . используемого излучения выбираются из условия Am/4 и < d <Лп/4 (n — 1), где
i4, 4 — соответственно минимальная и максимальная длина волны рабочего спектрального диапазона; и — приближенное значение показателя преломления исследуемой пленки; d — толщина пленки, На каждой k осуществляется поиск и регистрация угла р, при котором А=О или 6=180 при l не менее 3, Указанные значения фазового параметра Лсоответствуют выполнению усЛОВИя d = m А/4.(n2 — S i 8p) гдЕ m /г любое целое число, и тогда показатель преломления ni нэ i-й длине волны определяется решением, системы i-1 уравненийй д ф — s; n2p) "/2 = (,12 + 1— — sin р. +1),где п +1=п (1 + dn /dk.
° 2 . — 1/2 (ill +1 — k) /п ))1 ил„1 табл, матической волны производится с помощью спектрального прибора 3. Отраженное образцом излучение регустрируется фотоприемником 4, Оптическая схема, состоящая из поляризатора 5, анализатора 6 и компенсатора 7 служит для измерения параметров эллипса поляризации Ь, Ч излучения, отраженного от образца. Установка позволяет вести измерения при плавно варьируемом угле падения р излучения на образец, Fl р и м е р. Образец анодно окисленного арсенида галлия с толщиной окисла d=.
760 «-20 Д устанавливается на предметный
1803828
3 столик эллипсометра, дополненного аргоновым лазером, излучающим на длинах волн 4765, 4880, 4965, 5017 и 5145 А. Спектральные линии лазера пространственно разделены с помощью дифракционной решетки, Полагая и = 1,8 »-0,2, получим нижележащих слоев определяет преимущества способа при исследовании пленок на малоизученных веществах, Способ отличается простотой матемаческой обработки результатов. При вычислении по приведенной формуле определяется также дисперсия йокаэателя преломления.
Лгп»и = 4765 А/2 1,8 = 645 А, Лщах = 5145 А/2(1,8 1) = 826 А.
Лазерное излучение с длиной волны Л,=5145
А поворотом дифракционной решетки направляется в эллипсометр, Устнавливается угол падения излучения, близкий к скользящему (р= 90 ). С помощью оптической системы: поляризатора, анализатора (призмы
Глана), компенсатора Сенармона и фото-. приемника регистрируются параметры отраженного излучения Л, V. Уменьшают .угол падения p v вновь регистрируют эллипсометрические параметры h,, Ч . Процесс изменения угла падения с регистрацией эллипсометрических параметров прекращают по получении»Ь 0 (h,= 180 ). Указанные значения фазового параметра Лсоотвест, вуют выполнению условия
d =rn iL/4 (n — sin ð)1 2, где m — любое целое число. Регистрируют величину угла .р, соответствующую данной точке, Аналогичную процедуру проделывают на остальных спектральных линиях лазера.
Полученный набор значений»» » подставляют в систему уравнений, из которой вычисляют значения п» (таблица).
Величина дисперсии показателя преломления, также вычисляемая иэ системы уравнений, равна бп/о Л= 0,158 10 А .
Возможность определения показателя преломления диэлектрической пленки без предварительного измерения параметров
Формула изобретения
Способ измерения показателя преломления и дисперсии показателя преломления диэлектрических пленок, включающий облучение поверхности пленки монохроматическим излучением длинами волн Л» поочередно, измерение разности фаэ Л поляризованных компонентов отраженного пленкой излучения для каждой длины волны Л» и при различных углах падения излучения, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения
20 точности измерений длины волн излучения выбирают из диапазона Л»»» <Л <Л»,, гдеЛ»п/4 n dn/ä Лопределяются из системы i-1 уравнений: Л» (пг — $» и ) = Л» + 1 35 (П1 + — з»п2»/» + „) где 40 n»+1 =n»(1+() (Л»-+1 — Л»)/n»)). оЛ 1803828 Составитель Ю.Гринева Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова Редактор Заказ 1053 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
