Способ контроля эффективной толщины молекулярного контактного слоя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<1ц750274 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено12. 02. 79 (21) 2724947/18-25 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Спубликоваио230780. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 250780 (51)М. Кл.

Q 01 В 21/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) PK535 . 5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. Т. Петровский, А. В. Тулуб, Я. М. Цейтлин и Е.К.Скалецкий (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТОЛЩИНЫ МОЛЕКУЛЯРНОГО

КОНТАКТНОГО СЛОЯ

Изобретение относится к области технической физики, в частности к способам, основанным на комбинации оптических интерферометрического и эллипсометрического способов, и пред5 назначено для измерения малого изменения толщины молекулярного контактного слоя между двумя плоскими поверхностями при различных внешних условиях.

Изобретение применимо в оптической промышленности при исследовании технологической надежности крепления деталей, составляющих оптическую пару °

Известен способ классической интерферометрии в промежутке между поверхностями двух сближаемых пластин

$1j . 20

Однако использование одного только интерферометрического способа для определения сверхмалых расстояний, меньших сотой доли длины волны видимого света, не отвечает уровню сов- 25 ременных требований и обладает тем существенным недостатком, что не позволяет учесть глубину проникновения света в материал на реальных отражающих границах. 30

Наиболее эффективным способом определения сверхмалых толщин является способ амплитудно-фаэовой эллипсометрии, основанный на интерференции поляризованного света (2j .

Наиболее близким решением по технической сущности является способ измерения амплитуды и фазы эллипса поляризации отраженного света с последующим определением по ним интересующей толщины слоя с помощью лазерного эллипсометрического микроскопа

p).

Однако существенными недостатками способа являются вырожденность фазовых функций (в зависимости от угла падения) эллипса поляризации отраженного от молекулярного слоя оптического контакта пластин монохроматического света, периодичность его амплитудно-фазовых характеристик s непоглощающих высокопрозрачных оптических средах, что предъявляет повышенные требования как к точности регистрации угла падения, так и к точности измерений фазового параметра эллипса поляризации отраженного света.

При скользящих углах падения жесткие требования предъявляются также и к

750274

Свободное расположение деталей на воздушной по- 10 душке (Л=10,брлкм) 2,550+

005

2,500+

005

77,50 77,50

12600 12610

240410

Детали под нагрузкой (Л=6328,A) 3

700+10

Предельный молекулярный контакт (Ь= б328, Х) 55

515 5

975t5

55 бО

Формула изобретения апертуре диагностирующего светового пучка, которая в свою очередь определяет степень локальности измерений и существенно снижается при этих условиях.

Цель изобретения — повышение точ1ности контроля малых изменений толщины.

Поставленная цель достигается тем, что путем комбинирования интерферометрического и эллипсометрического способов определяют интерференционное значение эффективной толщины между дном контрольной выборки, выполненной в зоне контакта и аттестованной по глубине, и уровнем плоскости поверхности второй детали, выполнен- 15 ной в виде эллипсометрической скошенной призмы, в ее основании измеряют . амплитудно-фазовые параметры эллипса деполяризации отраженного от слоя моиохроматического поляризованного све- 2О та, по ним производят определение точной эллипсометрической добавни в измеряемой эффективной толщине прослойки с помощью, например, расчетных монограмм и эллипсометрические периоды толщины, исключают неоднозначность эллипсометрического способа определения этой толщины слоя определением точного числа эллипсометрических периодов в виде целой части отношения интерференционного значения эффективной толщины к периоду, а о толщине молекулярного контактного слоя судят по соотношению

Н= d + d x И-h, Эффективность способа состоит в повышении точности измерений малых . иэмеьЬний толщины молекулярного контактного слоя между полированными поверхностями произвольной оптической пары деталей, сближаемых до предельно малых расстояний друг к другу.

Способ контроля эффективной толщины молекулярного контактного слоя путем интерферометрических и эллипсо- g5 где Н вЂ” искомая эффективная толщина молекулярного контактного слоя;

h - глубина аттестованной выборки;

d — эллипсометрический период толщины

d — эллипсометрическая толщина без учета периодов;

M — число периодов в виде целой части отношения D/о1 ; где 0 — интерференционное значение эффективной толщины в контрольной выборке.

Естественно, изменениядН контактного промежутка определяются с большей точностью, поскольку при вычитании автоматически исключаются систематические ошибки комбинированных измерений.

Пример реализации.

Для проверки способа из кварцевого стекла марки КИ готовят многогранную скошенную (усеченную) призму, допускающую эллипсометрические измерения внутреннего отражения на ее основании при четырех углах падения 50, о

55О, 70 и 75 . Скошенность призмы о позволяет отделять паразитные лучи при интерференционных измерениях.Результаты, полученные при простейшем режиме установления ее на воздухе в горизонтальном положении на оптический контакт с родственной по плоскостности кварцевой подложкой, имеющей выборки глубиной по 450 А, представлены в сводной таблице. метрических измерений, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля малых изменений толщины, определяют интерференционное значение эффективной толщины между дном контрольной выборки, выполненной в зоне контакта и аттесгованной по глубине, и уровнем плоскости второй детали, выполненной в виде эллипсометрической скошенной призмы, в ее основании измеряют амплитуднофазовые параметры эллипса деполяризации отраженного от этой прослойки

750274

Составитель А. Оболенский

Редактор В. Зарванская Техред Ж,Кастелевнч Корректор Г.Назарова

Тираж 8 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4456/15

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 :монохроматического поляризованного света, по ним производят определение эллипсометрической добавки в измеряемой эффективной толщине прослойки исключают неоднозначность эллипсометрического определения этой толщины определением числа эллипсометрических периодов в виде целой части отношения интерференционного значения этой толщины к периоду и о толщине молекулярного контактного слоя судят по сботношению

Н d+Md - h о у где Н вЂ” эффективная толщина молекулярного контактного слоя, h — глубина аттестованной выборки, t5

d - эллипсометрическая толщина без учета периодов, 4 - эллипсометрический период, M — число периодов в виде целой части отношения 0/Ы где 0 — интерференционное значение эффективной толщины прослойки в контрольной выборке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Proc. Roy. Soc. London, А 331, 19-38, 1972.

2. Сб. "Некоторые проблемы физики и химии поверхности полупроводников", Новосибирск, 1972, с. 159.

3. "Электроника", N., 1972, инф. лист В 001540 (прототип).