Способ определения разнотолщинности прозрачной в видимой области спектра пленки, нанесенной на отражающую подложку

 

8) Ю. И. Урывский, К. A. Лаврентьев, А. А. Чуриков и А. Н. Седов

t (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОТОЛЩИННОСТИ

ПРОЗРАЧНОЙ В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА

ПЛЕНКИ, НАНЕСЕННОЙ НА ОТРАЖАЮЩУЮ ПОДЛОЖКУ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и экспресс-анализу технологических процессов и материалов, применяемых в фотолитограф и, и может быть испож зовано для определения разнотолшинности фоторезистивных пленок, нанесенных на отражаюшие полупроводниковые подложки.

Известен способ определения топцины пленок с помсацью лазерного эллипсометрического микроскопа . Процесс измерения с

1О помошью этого микроскопа сводится к тому, что в результате эксперимента подбирают такие угловые положения поляризатора, компенсатора и анализатора, при которых свет на выходе из анализатора

IS будет иметь минимальную (нулевую ) интенсивность. Затем, пользуясь соответствуюшими формулами и номограммами, рассчитывают толцину и показатеж преломле20 ния пленки на измеряемом участке jl).

Недостаток способа заключается в том, что он предназначен для измерения толщины

lIlleHoK Ha малых участках поверхности и не дает воэможности сделать обзор всей пластины, а следовательно, нельзя экспрессно производить оценку качества пленки в целом. B этом случае для опредежния величины разнотолшинности планки на пластине нужно сделать бо ьшое количество измерений, произвести расчеты для каждого измерения, проанализировать результаты, а затем уже сделать выводы.

Все это значительно увеличивает время измерения, и потому этот способ не пригоден для производственных условий.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является способ ощ.еделания разнотолшинности прозрачной в видимой области спектра пленки, нанесенной на отражаюшую подлсюкку, например, фоторезистивной цленки, заключающий- ся в том, что направляют на всю поверхность пленки параллельный пучок монохроматического света, получают при отражении света or пленки интерференционную картину, по которой судят î ветчине раэнотолшинности (2).

859806

Данный способ может быть использован в полупроводниковом производстве, когда размеры элементов составляют десятки и сотни мкм, „a толщина пленки ф торезиста 0,8 — 1,0 мкм.

Для современных же полупроводниковых приборов и больших интегральных схем размеры элементов структур нв пластинах составляют уже единицы и десятые доли микрометров. Для их производства требуюг- ð ся фоторезистивные пленки толщиной

0,2 - 0,4 мкм, а требования к разнотоашинности этих пленок составляют уже

0,02 — 0,04 мкм. Известный способ не может обеспечить измерение разнотолцинности в указанных диапазонах с точностью, превышающей на порядок величину разнотолщинноети. Кроме того, способ имеет ограниченные функциональные возможности.

11ель изобретения - повышение точности определения разнотолшинности пленки, расширение диапазона измерения и функциональных возможностей.

Поставлэнная цель достигается тем, что используют поляризованный пучок света, изменяют параметры поляризованного пучка света до получения визуально наблюдаемых изображений темных и светлых участков, определяют npm этом изменения этих параметров, по которым рассчитывают толщину пленки на темных участках, перестраивают наблюдаемые изображения темных и светлых участков на негативные", при этом определяют изменения tIaраметров поляризованного пучка светв1 по которым рассчитывают толщину пленки на вновь полученных темных участках, и по разности рассчитанных толшин определяют разнотолшинн ость пленки.

На чертеже показана оптическая схема широколучевого эллипсометрав ревлизуюше40 го описываемый способ. Эллипсометр содержит источник 1 света, конденсатор 2, формирующий параллельно световой пучок с диаметром, равным или превосходящим диамегр исследуемой пластины 3, свего- 45 фильтр 4, линейный поляризатор 5, компеи» сатор 6 - фазовую пластинку в 1/4 дли« ны волны, анализатор 7 и измерительный светофильтр 8. В качестве линейного поляризатора используют дихроичный поляризатор в виде диска диаметром 180 мм.

Защитный светофильтр представляет собой цветное стекло в виде пластины размером

200 х 200 мм и толщиной 6 мм, Он служит для предохранения фоторезистивной ss пленки от засветки.

Способ реализуется следующим образом.

Свет от источника 1 света проходит через конденсатор 2, защитный светофильтр

4, линейный поляризатор 5 и Boll опреденным углом падает на исследуемую пластину 3, представляющую собой пленку, нанесенную на отражающую подложку. Отражаясь от исследуемой пластины 3 линейно поляризованный свет изменяет свои параметры и в общем случае превращается в эллиптически поляризованный свет, азимут которого отличается от азимута падающего нв образец линейно поляризованного света, проходит через компенсатор 6, анализатор 7 и измерительный светофильтр 8.

Изменяют азимуты плоскостей пропуокания поляризатора 5, анализатора 7, расположенных в падающем и отраженном свете при неизменном положении компенсатора 6, получают минимальную ("нулевую ) интенсивность наблюдаемого глазом поляризованного света. Если пленка разнотолщинная, то минимальная интенсивность достигается только на тех участках, где толщина пленки одинакова. Остальные участки будут светлее. Таким образ >м, получают визуально наблюдаемые изображения темных и светлых участков пленки. Определяют изменение параметров поляризованного света, для чего производят отсчет оптических элементов (поляризатора 5, анализатора 7, компенсаторв 6), по значениям которых рассчитывают толшину пленки на темных участках, согласно известной методике проведения и обработки эллипс ометрических измерений.

Изменением азимутов поляризатора 5 и внализаторв 7 перестраивают наблюдаемые темные учасгки на светлые, определяют изменение параметров поляризованного света и снова рассчитывают толщину пленки. Вычитая из оаиого значения толцины пленки другое, находят величину раэнотолшинн ости.

Применение анализа измецений параметров поляризованного света при отражении от исследуемой пленки дает возможность точно определять даже незначительные перепады в интенсивности отраженного поляризованного света, вызванные раз» ницей в толцине пленки на отдельных участках пластины 20 3. Этот эффект невозможно достичь известным способом, Таким образом, способ позволяет производить измерение разнотолшинности более тонких пленок и значительно повысить разрешение метода. Кроме того, способ позволяет определять загрязнения п т. верхности пленки, а также наличие макро859806 лых участков, определяют при этом изменения этих параметров, по которым рассчитывают толшину ежики на темных участках, перестраивают наблюдаемые изображения темных и светлых участков на негативные, при этом определяют изменения параметров поляризованного пучка света, по которым рассчитывают толшину пжнкн на вновь полученных темщ ных участках и по разности рассчитанных толшин определяют разнотолшиниость пжн ки.

Способ опредежния раэнотолцинности прозрачной в видимой области спектра пжнки, нанесенной на отражаюшую подложку, например, фоторезистивной пленки, заключаюшийся в том, что направляют на всю поверхность пленки паралжльный пучок монохроматического света, получают нри отражении света от пленки интерференционную картину, по которой судят о вели- чине раэнотолшинности, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения точности определения, расширения диапазона измерения и функциональных возможностей, используют поляризованный пучок света, изменяют параметры поляризованного пучка света до получения визуально наблюдаемых изображений темных и светСоставитель Л. Лобзсва

Редакт Е, Л шникова Те ед 3. Фанта К кт С. Шекмар

7530/6 1. Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 пор и макрснеоднородностей в пжнке, не1 видимых невооруженным глазом.

Формула изобретения

Истрчники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Концевой Ю. А. и др. Применение лазерного эл1ибсометрического микроскопа для KoBTpal18 полупрово шиковых структур»;

Заводская лаборатория, 1971, Ni 2, с. 129.

2. Захарьевский А. Н. Интерферометры, под ред проф. С. H. Фрейберга. М., Госиэдат оборонной промышленности, 1955, с. 20-87 (прототип).