Способ определения толщины металлических пленок



Способ определения толщины металлических пленок
Способ определения толщины металлических пленок
Способ определения толщины металлических пленок
Способ определения толщины металлических пленок

 


Владельцы патента RU 2558645:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Способ контроля состава материала при формировании структуры заключается в том, что в процессе формирования слоя осуществляют измерение эллипсометрических параметров Δ и ψ. Предварительно определяют эллипсометрическим методом с использованием лазерного эллипсометра с длиной волны 0,6328 мкм показатель преломления прозрачной подложки n1 с обратной матовой поверхностью. На полированные поверхности прозрачных подложек наносят металлические пленки, освещают подложки лучом лазера со стороны нанесенной пленки, отбирая образцы, пропускающие луч лазера, на лазерном эллипсометре с длиной волны 0,6328 мкм измеряют эллипсометрические параметры Δ и ψ пленки, не пропускающей луч лазера, рассчитывают для нее с использованием программно-аппаратного средства, связанного с эллипсометром, оптические константы пленки - показателя преломления n и коэффициента экстинкции k и формируют эталонную зависимость в виде функции Δ=f(ψ) с использованием n1 и показателя преломления пленки n и коэффициента экстинкции k. Экспериментально определяют эллипсометрические параметры Δэксп и ψэксп для полупрозрачных пленок, пропускающих луч лазера, результаты экспериментальных значений фиксируют в плоскости для соотнесения с эталонной зависимостью Δ=f(ψ). Технический результат - обеспечение точности определения толщины и качества металлических пленок. 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам оптико-физических измерений, основанных на эллипсометрии, и предназначено для определения толщины и качества тонких металлических пленок, используемых в микроэлектронике.

Известен способ контроля состава материала при формировании структуры (V.S. Varavin, V.V. Vasiliev, S.A. Dvoretsky, N.N. Mikhailov, V.N. Ovsyuk, YU.G. Sidorov, A.O. Suslyakov, M.V. Yakushev, A.L. Aseev «HgCdTe epilayers on GaAs: growth and devices», Opto-electronics review, 11, no. 2, 2003, p.99-111), заключающийся в том, что в процессе формирования слоя осуществляют измерение в непрерывном режиме эллипсометрических параметров Δ и ψ, по результатам измерения эллипсометрических параметров определяют оптические постоянные и, следовательно, состав материала слоя и его толщину. Контроль возможен благодаря зависимости оптических постоянных от состава материала.

Известный способ является сложным и трудоемким.

Кроме того, известен способ определения толщины тонких пленок в процессе формирования структуры слоя путем измерения эллипсометрических параметров Δ и ψ с последующим вычислением производной, при этом в качестве функции выбирают один из эллипсометрических параметров, а в качестве аргумента - другой эллипсометрический параметр, результаты вычисления фиксируют в плоскости производная эллипсометрического параметра-эллипсометрический параметр в виде кривой, по которой определяют оптические постоянные, изменение состава материала слоя, а также его толщину (патент RU 2396545, МКИ G01N 21/17, 2010 год).

Известный способ также является сложным и трудоемким, кроме того, существует большая вероятность получения ошибочных результатов, обусловленная наличием сложных математических операций.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение простоты и надежности способа, а также обеспечение точности определения толщины и качества металлических пленок.

Указанный технический результат достигается тем, что способ контроля состава материала при формировании структуры заключается в том, что в процессе формирования слоя осуществляют измерение эллипсометрических параметров Δ и ψ. Предварительно определяют эллипсометрическим методом с использованием лазерного эллипсометра с длиной волны 0,6328 мкм показатель преломления прозрачной подложки n1 с обратной матовой поверхностью. На полированные поверхности прозрачных подложек наносят металлические пленки, освещают подложки лучом лазера со стороны нанесенной пленки, отбирая образцы, пропускающие луч лазера, на лазерном эллипсометре с длиной волны 0,6328 мкм измеряют эллипсометрические параметры Δ и ψ пленки, не пропускающей луч лазера, рассчитывают для нее с использованием программно-аппаратного средства, связанного с эллипсометром, оптические константы пленки - показателя преломления n и коэффициента экстинкции k и формируют эталонную зависимость в виде функции Δ=f(ψ) с использованием n1 и показателя преломления пленки n и коэффициента экстинкции k. Экспериментально определяют эллипсометрические параметры Δэксп и ψэксп для полупрозрачных пленок, пропускающих луч лазера, результаты экспериментальных значений фиксируют в плоскости для соотнесения с эталонной зависимостью Δ=f(ψ).

Сущность настоящего изобретения поясняется следующими иллюстрациями:

фиг.1 - отображает график эталонной зависимости Δ=f(ψ) в диапазоне толщин пленок титана от 20 до 800 Å;

фиг.2 - отображает график эталонной зависимости Δ=f(ψ) в диапазоне толщин пленок титана 300-500 Å;

фиг.3 - отображает график эталонной зависимости Δ=f(ψ) в диапазоне толщин пленок титана 500-800 Å;

фиг.4 - отображает график эталонной зависимости Δ=f(ψ) и экспериментальные значения.

Способ реализуется следующим образом.

1. Предварительно определяют эллипсометрическим методом при использовании лазерных эллипсометров с длиной волны 0,6328 мкм типа ЛЭМ-2 или L116S300 STOKES ELLIPSOMETER показатель преломления n1 прозрачной подложки (стекло, кварц или сапфир) с обратной матовой поверхностью.

2. На полированную поверхность прозрачной подложки с обратной матовой поверхностью наносят толстую (более 0,1 мкм) металлическую пленку. Освещают подложку лазерным лучом со стороны нанесенной пленки и, наблюдая матовую поверхность подложки, убеждаются, что металлическая пленка не пропускает луч лазера.

3. На лазерном эллипсометре с длиной волны 0,6328 мкм, освещая лучом лазера пленку, измеряют эллипсометрические параметры Δ и ψ указанной пленки и рассчитывают оптические константы пленки - показатель преломления n2 и коэффициент экстинкции k2.

4. Для полученных величин n1, n2, k2, используя имеющуюся программу, рассчитывают эллипсометрические параметры ψ и Δ для пленок разной толщины и строят эталонную зависимость Δ=f(ψ) (см. фиг.1 - сплошная линия). Компьютер, содержащий программно-аппаратный комплекс, соединен с эллипсометром.

5. Для полупрозрачных пленок с разной толщиной определяют экспериментальные эллипсометрические параметры Δэксп и ψэкс и наносят эти экспериментальные значения на плоскость Δ - ψ.

6. Если параметры Δэксп и ψэксп точно совпадают с зависимостью Δ=f(ψ), то точно определяют толщину тонкой пленки и делают вывод о том, что оптические параметры тонкой пленки совпадают с оптическими параметрами толстой пленки.

7. Если параметры полупрозрачной пленки (ψэксп, Δэксп) отклоняются от эталонной зависимости Δ=f(ψ), то по величине этого отклонения судят о свойствах тонкой металлической пленки: чем больше отклонение экспериментальных значений Δэксп и ψэксп от кривой Δ=f(ψ), тем по оценке приведенного метода качество тонкой металлической пленки отличается от качества толстой металлической пленки.

8. При вышеуказанных действиях возможно точно измерять толщину полупрозрачных пленок. Ее ориентировочную величину можно оценить по ближайшим точкам эталонной зависимости Δ=f(ψ).

На фиг.1 представлен график эталонной зависимости Δ=f(ψ) в диапазоне толщин пленок титана от 20 до 800 Å. На фиг.2 представлены графики эталонной зависимости Δ=f(ψ) более детально в диапазоне толщин пленок титана 300-500 Å и 500-800 Å.

На фиг.4 на кривой эталонной зависимости Δ=f(ψ) кружочками обозначены теоретически рассчитанные толщины пленок титана, а крестиками обозначены измеренные экспериментально величины (ψэсп, Δэксп). Видно, что для образцов №1, №2 и №3 экспериментальные значения хорошо совпадают с эталонными значениями (при этом можно определить с точностью до 5 Å и толщины этих пленок); тогда как для образца №4 существует расхождение между рассчитанными по кривой Δ=f(ψ) и измеренными ψэксп и Δэксп параметрами. В этом случае толщину пленки на этом образце можно оценить лишь приблизительно.

Способ контроля состава материала при формировании структуры, заключающийся в том, что в процессе формирования слоя осуществляют измерение эллипсометрических параметров Δ и ψ, отличающийся тем, что предварительно определяют эллипсометрическим методом с использованием лазерного эллипсометра с длиной волны 0,6328 мкм показатель преломления прозрачной подложки n1 с обратной матовой поверхностью, на полированные поверхности прозрачных подложек наносят металлические пленки, освещают подложки лучом лазера со стороны нанесенной пленки, отбирая образцы, пропускающие луч лазера, на лазерном эллипсометре с длиной волны 0,6328 мкм измеряют эллипсометрические параметры Δ и ψ пленки, не пропускающей луч лазера, рассчитывают для нее с использованием программно-аппаратного средства, связанного с эллипсометром, оптические константы пленки - показателя преломления n и коэффициента экстинкции k и формируют эталонную зависимость в виде функции Δ=f(ψ) с использованием n1 и показателя преломления пленки n и коэффициента экстинкции k, экспериментально определяют эллипсометрические параметры Δэксп и ψэксп для полупрозрачных пленок, пропускающих луч лазера, результаты экспериментальных значений фиксируют в плоскости для соотнесения с эталонной зависимостью Δ=f(ψ).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области прецизионных оптических средств контроля формы поверхности объектов в процессе их технологической обработки или функционирования.

Способ определения толщины слоя покрываемой лопатки турбины включает измерение посредством лазерной триангуляции лопатки турбины перед и во время или после нанесения покрытия.

Изобретение относится к способу оценки защитных свойств тонких покрытий от поверхностной деградации (разрушения, эрозии, распыления) защищаемых материалов при воздействии на них высокоэнергетических излучений, преимущественно в вакууме.

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к установкам для напыления многослойных покрытий нанометровой толщины, используемых, например, в качестве спектральных фильтров для оптических приборов в приборостроении, и может быть использовано для напыления покрытий со строго заданной толщиной и полосой пропускания оптического спектра.

Изобретение относится к области бесконтактного измерения плотности пористого материала с использованием измерения коэффициента преломления материала посредством оптической когерентной томографии.

Способ может быть использован для бесконтактных, непрерывных измерений толщин прозрачной пленки. Способ включает направленное воздействие лучей света на пленку, их полное внутреннее отражение на границе раздела сред и последующую обработку отраженного света.

Изобретение относится к способу отслеживания и возможного регулирования добавления одной или более поверхностных добавок в бумагоделательный процесс. .

Изобретение относится к диагностике состояния контактной сети. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного контроля толщины прозрачных пленок, наносимых на подложки в вакууме. Устройство бесконтактного широкополосного оптического контроля толщины пленок включает корпус вакуумной камеры, подложкодержатель, источник излучения, а также рабочие и контрольные образцы. Устройство также содержит спектрометр, линзы для ввода и вывода излучения из камеры. Вакуумная камера снабжена входным и выходными смотровыми окнами, через которые проходит излучение. Подложкодержатель, на котором расположены рабочие и контрольные образцы, выполнен круговым планарным и размещен на двери вакуумной камеры, при этом соответствующее отверстие на подложкодержателе остается пустым для регистрации интенсивности сигнала светлого поля. При вращении подложкодержателя привод вращения подложкодержателя генерирует один синхроимпульс за полный оборот. Технический результат - повышение компактности, увеличение точности измерений. 4 ил.

Изобретение относится к способам для определения точной толщины сухих контактных линз. При реализации заявленного способа располагают формирующую оптическую оправку, которая имеет выпуклую поверхность, на пути лазерного луча. Далее получают контрольное измерение формы оптической оправки, используя аппаратуру для измерения. При этом формируют негидратированную линзу на выпуклой поверхности оптической оправки, располагают формирующую оптическую оправку и сформированную офтальмологическую линзу на пути лазерного луча и вычисляют осевую толщину офтальмологической линзы путем сравнения контрольного измерения и измерения оптической оправки со сформированной офтальмологический линзой. Технический результат - повышение точности определения толщины линзы. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх