Способ измерения параметров тонкой прозрачной пленки
P. M. Иуниц, А. К. Петров и,ll. С. ШенДе ювич взебретеив я
Г
i I (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТОНКОЙ
ПРОЗРАЧНОЙ ПЛЕНКИ
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения параметров тонких прозрачных пленок, включая измерения в процессе нанесения плен-.
5 ки .
Известны интерферометрические методы измерения параметров пленок 11.
Однако эти методы позволяют определить лишь дифференциальное значение,0 параметров пленок в отдельных точках относительно подложки и не могут быть применены для измерения параметров щенки в процессе нанесения.
Наиболее близким к изобретению является способ измерения параметров тонкой прозрачной пленки, заключающий ся в том, что исследуемую пленку наносят на подложку, направляют на пленку H измеряют ее параметры с помощью 20 эллипсометрического анализа (2 j.
Недостатком известного способа является невысокая чувствительность, зависящая от разности показателей
2 преломления подложки и пленки. Поэтому пленки с показателем преломления, равным показателю преломления подложки, этим способом вообще не могут быть обнаружены.
Цель изобретения — повышение чувствительности измерения параметров тонких прозрачных пленок.
Поставленная цель дост игаетс я тем, что согласно способу измерения параметров тонкой прозрачной пленки, заключающемуся в том, что исследуемую пленку наносят на подложку, направляют излучение на пленку и измеряют ее параметры с помощью эллипсометрического анализа, пленку наносят на подложку, представляющую собой систему диэлектрических четве ртьволновых слоев с высоким и низким показателями преломления, расположенных поочередно, а толщину последнего слоя выбирают из условия
< - х/4(1-М /Xj, 938005 где t — толщина слоя;
3 - длина волны излучения;
Ч - сдвиг фаз при полном, внутреннем отражении для S компонен. ты на границе последнего слоя, а излучение направляют на пленку со стороны подложки под углом, обеспечивающим полное внутреннее отражение.
На фиг. 1 изображена схема, пояс- 1à няющая предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимость фазовой характеристики подложки от фазового сдвига в последнем слое; на фиг. 3зависимость значений 1-К =f(N) для д системы диэлектрических слоев от их
1 числа N.
Сущность способа заключается в том, что повышается крутизна зависимости фазового сдвига между P u S кампо- 20 нентами отраженного света от толщины пленки, что обеспечивается путем создания высокодобротного интерферомет" . ра для S компоненты эа счет увеличе. ния коэффициента отражения системы диэлектрических слоев на границе последнего слоя и полного внутреннего отражения на грайице измеряемой пленки с воздухом.
Способ эффективен,для измерения 30 параметров особо тонких прозрачных пленок.
Схема, с помощью которой осуществляют способ, включает основание 1, систему диэлектрических четвертьволновых слоев 2, последний слой 3 подложки, измеряемую пленку 4,. призму
5, просвечивающее излучение 6.
Зависимость фаэовой характеристики подложки от фазового сдвига в пос-,щ леднем слое имеет вид Ь-f(8), где
a = 0 - tL p, и 9 и др - фазовые сдвиги для S u P компонент отраженного света. четвертьволновых слоев с высоким и
50 низким показателями преломления, расНа фиг. 3 приведена зависимость значений 1-К =ЦЫ) для системы ди-.
& электрических слоев от их числа N, где R g - коэффициент отражения для
S компоненты.
Способ осуществляется следующим образом.
Предвариетельно на основание 1 на носят специальную подложку, состоящую из системы диэлектрических чет- . вертьволновых слоев .2 с высоким и низким показателями преломления, рас" положенных поочередно, и последнего (считая от основания) слоя 3 с фазо4
edN,толщиной 2 = Л/4(1 "Yg/У). На укаэанную специальную подложку наносят измеряемую пленку 4. С противоположной стороны на основании устанавливают призму 5, на которую направляют просвечивающее излучение 6 для обеспечения угла падения на пленку, соответствующего полному внутреннему отражению. Тонкая настройка на максимальную чувствительность измерений производится изменением угла падения в небольших пределах. Плоскость поляризации просвечивающего излучения 6 составляет угол 45 с плоскостью падения. Обе компоненты света представляют полное внутреннее отражение на границе последнего слоя с воздухом, Но так как 1-R>)) I Бр где Q, R> коэффициенты отраженйя системы диэлектрических слоев для S,P компонент соответственно, для крутизны зависимости фазовых сдвигов этих компонент от толщины пленки справедливо соотношение д (gq p р, где =
ЛВ
dS gg У
db 06
-и следовательно, . Макси(м сИ мальная крутизна на рабочем участке фазовой характеристики (фиг. 2), испол ьэуемом при изме рениях, достигается за счет выполнения последнего слоя подложки толщиной (фазовой)
= A.!4(1-9e/3(). Таким образом, достигается высокая чувствительность при измерении параметров тонких прозрачных пленок данных способом. формула изобретения
Способ измерения параметров тонкой прозрачной пленки, заключающийся в том, что исследуемую пленку наносят на подложку, направляют излучение на пленку и измеряют ее.параметры с помощью эллипсометрического анализа, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, пленку наносят на подложку, представляющую собой систему диэлектрических положенных поочередно, а толщину последнего слоя выбирают иэ условия
t = j /4(1-Ч /Ji), где t - -толщина слоя;
3. - -длина волны излучения;
Ч - сдвиг фаэ при полном внутреннем отражении для S компонен ты на границе последнего слоя
938005 6
1. Физика тонких пленок. Под ред. Г. Хасса и P. Э. Тума. М.,нМир
1970 т. IY с. 31-35.
2. Горшков M. М. Эллипсометрия.
M., "Советское радио", 1974, с. 4849, 157-160 (прототип). а излучение направляют на пленку со стороны подложки под углом, обеспечивающим полное внутреннее отражение
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
О г
ФигЛ (i Rs) 001
1 3 Х 7 ,0 фиа 3
Составитель В. Климова
PegaKToQ A. Щишкина Texpeg > орректор . окшан
Заказ 4440/59 Тираж 614
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Иосква Ж-)5 Раушская наб. g. 4/$
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,
