Устройство для измерения толщины пленок на подложках

 

Союз Советскими

Социалистических

Республик (п1748131 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010877 (21) 2515336/18-28 с присоединением заявим ¹

С 01 В 19/38

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.80: Бюллетень № 26 (53) УДК 531. 777. 1 (088.8) Дата опубликования описания 180780 (72) Авторы изобретения

О. M. Скроботова, Л.К. Сафронов и В.А. Ходовой (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНОК

НА ПОДЛОЖКАХ

Изобретение относится к области измерительной техники, измеряющей параметры прозрачных тонких пленок оптическими методами, и предназначается для использования в контроле технологии микросхемного производства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения толщины пле-1О нок на подложках, содержащее последовательно соединенные оптико-механический блок, включающий сканер, преобразователь аналог-код и информационнологический блок, в качестве которого 15 используется электронная вычислитель- ная машина (ЭВМ), выполняющая функцию запоминающего устройства полного набора триад коэффициентов отражения и преобразования триад в толщину 20 пленки 1) .

Недостатком устройства является сложность, высокая стоимость и малая эффективность использования ЭВМ, т.е. 25 неэкономичность устройства, особенно при экспресс-контроле единичных размеров малых опытных партий полупроводниковых пластин. Целесообразно иметь автономное измерительное устрой тО ство, простое в эксплуатации, экономичное, надежное в работе.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства.

Указанная цель достигается тем, что информационно-логический блок выполнен в виде магнитного барабана, по боковой поверхности которого размещены параллельно друг другу шкала триад коэффициентов отражения и цифровая шкала угол-код, а магнитный барабан жестко связан со сканероМ.

Шкала триад измерительного устройства формируется следующим образом. Каждому дискретному значению толщины пленки ставится в соответствие три значения коэффициента отражения (триада fR<, 8,, R>) ) для трех углов падения jV, . } светового потока. Углы падения световых потоков варьируются до тех пор, пока при равноточных измерениях с постоянным шагом отсчета триады не будут расположены однозначно по кольцу в порядке линейного возрастания толщины пленки во всем диапазоне измерения.

Сформированная шкала триад записывается на поверхности магнитного барабана (для каждого типа пленки формируется своя шкала), а поскольку шка748131 ла магнитная, то каждому значению шкалы можно поставить в соответствие определенный угловой сектор (записать синхронно с шкалой триад шкалу угол-, код), причем номер сектора в точности соответствует толщине пленки. Одновременно высокоточная и помехоэащищенная шкала угол-код может использоваться для управления сканером светового потока, что позволяет йрограммным способом изменять углы падения светового потока при переменных оптических свойствах измеряемых пленок.

На фиг. 1 показана магнитная шкала. Нормированные значения коэффициентов отражения приведены для ма- 5 териала SiO< на кремниевой подложке для углов падения ч, у, соответственно равных 17о, 40, 55, что позволяет измерить, толщину пленки с погрешностью 10 А, если коэффи- Щ циент отражения измерен с погрешностью 1Ъ. Для любого типа пленки (SIO, SiN4, фосфорсиликатного стекла) всегда имеются оптимальные углы, при которых обеспечивается равномерность и однозначность измерений. Если дискретность отсчета толщины выбрана 1 А, то номер сектора в точности равен толщине плевки. Например, сектору 11220осоответствует толщина пленки 11220 A. Если дискретность преобразования равна 10 А; .чего вполне достаточно для удовлетворения потребности практики, то триады записываются в 10, 20, 30 и т.д. (каждый десятый) секторы, а общее число секторов определяется неравенством

О, где p — основание системы счисления," п — разрядность кода.

На фиг. 2 изображена схема устрой- 4О ства для измерения толщин планок на подложках.

Устройство содержит оптико-механический блок, выполненный из источника монохроматического света, например, лазера 1, сканера 2 (криволинейное зеркало), предметного стола 3, на котором размещается подложка 4, и фотодатчика 5, преобразователь 6 аналог-код, и информационно-логический блок, выполненный из магнитного барабана 7 со следящим электроприводом 8, установленным на нем блоком

9 магнитных головок и головки 10 для съема кода угла (камера сектора) регистра 11 сдвига, регистра 12, регистра 13, программного устройства

14, устройство 15 сравнения, экран

16.

Устройство для измерения толщины пленок работает следующим образом.

Луч лазера падает на сканер 2, который жестко связан с магнитным барабаном 7, вращаемым следящим электроприводом 8. Отраженные световые потоки регистрируются фотодатчиком

5, электрический сигнал которого поступает на вход преобразователя 6 аналог-код. Цифровой сигнал с выхода преобразователя 6 поступает в регистр 1 сдвига, с выхода блока 9 головок на регистр 12, а с выхода головки 10 — на регистр 13. Регистр

11 заполняется при совпадении углов, снимаемых с регистра 13 и установленных в программном устройстве 14, так как аналого-цифровой преобразователь начинает преобразование только в момент совпадения углов. Следящий электропривод 8 вращает магнитный барабан до тех пор, пока в устройстве

15 сравнения не будет обнаружено совпадение триад (R, R< йз}, снимаемых с аналого-цифрового преобразователя и с магнитного барабана, после чего с регистра 13 номера сектора снимается значение толщины пленки, которое высвечивается на экране 16.

Предложенное устройство компактно, просто в обслуживании, универсально и может работать автономно без ЭВМ.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины пленок на подложках, содержащее последовательно соединенные оптико-механический блок, включающий сканер, преобразователь аналог-код и информационно-логический блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью .

УЛрощения конструкции, информационнологический блок выполнен в виде магнитного барабана, на боковой поверхности которого размещены параллельно друг другу шкала триад коэффициентов отражения и цифровая шкала угол-код, а магнитный барабан жестко связан со сканером.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Konnerth К.L., Dill F.Н. А new

computer controlled thin trukness

measurement tool.- Solid State Electrones, 1972, 15, 371-380 (прототип).

748131

Фиг.1

Составитель В. Климова

Редактор E. Зубиетова ТехредА, Щепанская Корректор . Ю. Макаренко

Заказ 4219/26!

Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4