Устройство для измерения толщины многослойных структур

 

Союз CoaetcNilx

Социалистических

Ресиубнни

О П И С А Н Я Я (п)9О564

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 29.08.77 (21) 2518692/18-28 с присоединением заявки М (23)Приоритет

Опубликовано 15.02.82 ° Бюллетень Рй 6

Дата оиубликованин оиисаннв 1 5 . 02 . 82 (51)NL. Кл.

G 01 В 21/08

lbeyaepcwase4 камитвт

СССР

«о «елан кзабриехкй к 0TKphlN9 (53) ЯК 531.717 (088. 8) (72) Авторы изобретения

k.È. Гибадулин, Т.П, Стрижнова, В.С. Пан

О.Н. Кузнецов и Н.И. Зудков

/ ! (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ

ИНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУР.Изобретение относится к измери= тельной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля толщины слоев многослойных полупроводниковых и других материалов в условиях промышленного производства.

Известны устройства для определения толщины тонких слоев, содержащие интерферометр (lj .

Однако интерференционный метод эффективен при определении толщины однослойных структур. При увеличении числа слоев интерференционные спектры не поддаются расшифровке.

Известны устройства для определения толщины тонких слоев по изменению. параметров поляризованного света (эллипсометрия), отраженного от измеряемой структуры, содержащие источник света, поляризатор, анализатор и фотоприемник (2).

При увеличении числа слоев метод эллипсометрии не дает однозначных результатьв.

Известно устройство для определе- ния толщины слоев двухслойных структур, содержащее последовательно установленные источник света, поляризатор, спектрофотометр. В указанном устройстве регистрируются спектры поляризованного излучения, отраженного от измеряемой структуры, причем испольэуется р- и/или s-поляризация излучения. Полученные спектры сопоставляются с расчетными спектрами; вычисленными для структуры с известными толщинами слоев 131.

Недостатком указанного устройства является то, что оно пригодно для определения толщины только однодвухслойных структур. При увеличении числа слоев резко возрастает объем вычислений и появляется неоднозначность результатов.

Цель изобретения — увеличение производительности измерения толщины слоев многослойных структур с числом слоев больше двух.

90564

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено угловым кодировщиком поляризатора, кодироящиком длин волн спектрофотометра и последовательно соединенными блоком идентификации, блоком памяти, блоком анализа решений и регистратором; первый вход блока идентификации соединен с выходом углового кодировщика поляризатора, второй вход - 16 с выходом кодировщика длин волн спектрофотометра, третий вход - с выходом спектрофотометра, а управляющий выход соединен со.вторым входам блока памяти. И

Блок идентификации выполнен в виде последовательно соединенных задатчика толщины слоев, блока вычисления коэффициента отражения и блока сравнения, второй вход блока з@ вычисления коэффициента отражения является первым входом блока идентификации, вход задатчика толщины слоев является вторым входом блока идентификации, вход блока сравнения 25 является третьим входом блока идентификации, выход блока сравнения является управляющим, а выход задат. чика толщины слоев - информационным выходом блока идентификации. 39

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник света 1, поляризатор 2 с угловым кодировщиком 3, измеряемую многослойную структуру 4, спектрофотометр

5 с кодировщиком 6 длин волн, блок

7 идентификации, блок 8 памяти, блок

9 анагиза решений, регистратор 10.

Блок 7 идентификации, в свою очередь, содержит задатчик 11 толщины слоев, блок 12 вычисления коэффициента отражения, блок 13 сравнения.

Устройство работает следующим оСразом. 45

Поляризатор 2 с угловым кодировщиком 3 устанавливается в положение, обеспечивающее р- или s-поляризацию излучения источника света 1.

Отраженное от многослойной структуры 4 поляризованное излучение поступает в спектрофотометр 5 с кодировщиком 6 длин волн. Сигнал с выхода спектрофотометра 5 поступает через третий вход блока 7 идентификации на вход блока 13 сравнения, где сравнивается с кодом коэффициента отражения, вычисленного в блоке 12.

8ычисление производится известным

5 ф способом по выражениям для обобщенных коэффициентов Френеля.

Импульсы кодировщика 6 длин волн запускают эадатчик 11 толщины слоев.

Задатчик 11 толщины слоев непрерывно вырабатывает коды, которые одновременно поступают на вход блока 12 вычисления коэффициента отражения и на информационный вход блока 8 памяти.

При совпадении в пределах задан.ной погрешности коэффициента отра.жения, вычисленного в блоке 12, и

:сигнала с выхода спектрофотометра 5, блок 13 сравнения выдает на управляющий вход, блока 8 памяти сигнал, разрешающий запоминание информации о толщине слоев.

Множество решений, записанных в блок 8 памяти, анализируется в блоке

9 анализа решений. Если отношение количества совпадающих в пределах заданной точности решений к общему количеству решений не меньше заданного критерия достоверности, средние значения совпадающих решений выводятся на регистратор 10.

Кспользование предлагаемого устройства позволяет повысить производительность измерения толщины слоев многослойных структур и автоматизировать процесс измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины слоев многослойных структур, содержащее последовательно установленные источник света, поляризатор, спектрофотометр, а т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения производительности измерений, оно снабжено угловым кодировщиком поляризатора, кодировщиком длин волн спектрофотометра и последовательнсг соединенными блоком идентификации, блоком памяти, блоком анализа решений и регистратором; первый вход блока идентификации соединен с выходом углового кодировщика поляризатора, второй вход — с выходом кодировщина длин волн спектрофотометра, третий вход - с выходом спектрофотометра, а управляющий выход соединен со вторым входом блока памяти.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок иден5 905645 6 тификации выполнен в виде после-- .Формационным выходом блока идентифидовательно соединенных задатчика тол- кации. .щины слоев, блока вычисления коэф- Источники информации, фициента отражения и блока сравнения, . принятые во внимание при экспертизе второй вход блока вычисления коэф- s 1. L. Porova, В. Jordanov. Ï:ic1 -. фициента отражения является первым ness measurements of Si0 layers by

z выходом идентификации, вход задат- ап interference method. 2"Яо?Ы чика толщины слоев является вторым State EIectronics", 1970, v.l3, ft 7, входом блока идентификации, вход p.p. 957-960. блока сравнения является третьим вхо-IO 2. В.А. Кизель. Отражение света. дом блока идентификации, выход блока М., "Наука", 1973, с. 260-267. сравнения является управляющим, а 3. Патент CBA И 3824017, выход задатчика толщины слоев - ин- кл. 356/108, опублик. 1974.

Составитель А. Куликов

Редактор И. Циткина Техред Н.йайороа Корректор М. Демчик

Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 348/56 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4