Устройство для измерения толщины эпитаксиальных слоев Советский патент 1984 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено, в частности, для измерения толщины эпитаксиальных слоев.

Известно устройство для измерения толщины эпитаксиальных слоев, содержащее интерферометр, включающий два параллельно установленных источника монохроматического и немонохроматического излучений, и последовательно расположенный по ходу излучения от источников светоделитель, выполненный в виде плоского зеркала, расположенного под углом 45° к оптической оси устройства, первый зеркальный блок, выполненный в виде двух плоских зеркал, установленных на общем основании так, что отражающие плоскости их параллельны основанию и расположены на разных расстояниях от него, второй зеркальный блок, установленный с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости основания первого зеркального блока и, преобразовательный блок 1.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений толщины тонких эпитаксиальных слоев в связи с тем, что при измерении тонких слоев модуляционные частоты в интерферограмме оказываются одного порядка с частотой контрольного канала и квантование интepфepoгf)aммы измерительного канала для представления в цифровой форме оказывается недостаточным. Кроме того, использование различных источников излучения также снимает воспроизводимость.

Цель изобретения - повыщение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины эпитаксиальных слоев, содержащее интерферометр, включающий два параллельно установленных источников монохроматического и не. монохроматического излучения, и последовательно расположенный по ходу излучения от источников светоделитель, выполненный в виде плоского зеркала, расположенного под углом 45° к оптической оси устройства, первый зеркальный блок, выполненный в виде двух плоских зеркал, установленных на общем основании так, что отражающие плоскости их параллельны основанию и расположены на разных-расстояниях от него, второй зеркальный блок, установленный с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости основания первого зеркального блока, и преобразовательный блок снабжено двумя сферическими зеркалами, установленными в ходе лучей, отраженных от первого зеркального блока, и зеркальным умножителем, выполненным в виде двух плоских зеркал, одно из которых установлено неподвижно, а другое - на общем основании с подвижным зеркалом второго зеркального блока под тупым углом к нему.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит два параллельно установленных источника 1 и 2 монохроматического и немонохроматического излучения и последовательно расположенный по ходу излучения от источников светоделитель 3, выполненный в виде плоского зеркала, расположенного под углом 45° к оптической оси устройства, зеркальный блок, вы полненный в виде двух плоских зеркал 4 и 5, установленных на общем основании таким образом, что отражающие плоскости их параллельны основанию и расположены на разном расстоянии от него, второй зерс кальный блок 6, установленный с возмож ностью перемещения в плоскости, перпендикулярной плоскости основания первого зеркального блока, состоящего из зеркал 4 и 5, два сферических зеркала 7 и 8 , установленных в ходе лучей , отраженных от

0 первого зеркального блока, выполненного в виде двух зеркал 4 и 5, зеркальный умножитель, выполненный в виде двух плоскихзеркал 9 и 10, одно 9 из которых установлено неподвижно, а другое 10 - на общем основании с подвижным зеркалом второго

зеркального блока 6 под тупым углом к нему, и преобразовательный блок, включающий усилители И, 12 и 13, аналого-цифровой преобразователь 14, вычислительный блок 15, блок 16 управления, генератор 17 пило. образного напряжения, сумматор 18 и систему 19 контроля скорости движения и преобразователь 20 перемещения и исследуемый образец 21.

Устройство работает следующим образом.

5 Излучение от источника 2 с помощью сфе рического зеркала 7 попадает на исследуемый образец 21, отражается от него и с помощью сферического зеркала 8 направляется на усилитель 12. Блок 16 управления

д запускает генератор 17 пилообразного напряжения, который через еумматор 18, управляемый системой 19 контроля скорости движения, и преобразователь 20 перемещения осуществляют перемещение зеркал 6 и 9 по линейному закону. При этом импульсы

5 с вь1хода усилителя 11 поступают в систему 19 контроля скорости движения и используются для коррекции напряжения питания преобразователя 20 перемещения. Результатом этой коррекции является строго постоянная скорость сканирования разности

хода. При перемещении подвижных зеркал 9 и 10 на выходе устройства интерферограммы регистрируются усилителями 13, 14 и 15. Из-за сдвига зеркала 5 интерферограмма будет регистрироваться с опережением. С , этого момента блок управления выдает импульсы квантования на входе аналого-цифрового преобразователя 14, выдающего текущие значения интерферограммы в вычислительный блок 15. Шаг квантования задается каналом с монохроматическим источником 1. За счет оптического усиления излучения между зеркалами 9 и 10 уменьшается , шаг . квантования интерферограммы. После регистрации первой интерферограммы блок 16 управления переключает генератор 17 пилообразного напряжения на обратный ход и блокирует поступление импульсов на вход аналого-цифрового преобразователя 14.Число отсчетов интерферограммы, поступаюш,их в память вычислительного блока 15,задается оператором. В конце работы в памяти вычислительного блока 15 хранится одна результирующая интерферограмма. Вычислительный блок 15 после окончания суммирования обрабатывает результируюшую интерферограмму и вычисляет толш;ину измеряемого эпитаксиального слоя. Таким образом, использование зеркального умножителя в виде двух плоских зеркал за счет многократного отражения уменьшит шаг квантования интерферограммы, что расширяет нижний диапазон и повышает точность измерения толш.ины слоев, а использование также и немонохроматического источника излучения позволяет повысить точность за счет повышения воспро1:зводимости интерферограммы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНБ1 ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ, содержащее интерферометр, включающий два параллельно установленных источника монохроматического и немонохроматического излучения, и последовательно расположенный по ходу излучения от источников светоделитель, вьшолненный в виде плоского зеркала, расположенного под углом 45° к оптической оси устройства, первый зеркальный блок, выполненный в виде двух плоских зеркал, установленных .на общем основании так, что отражающие плоскости их параллельны основанию и расположень на различных расстояниях от него, второй зеркальный блок, установленный с возможностью перемещения в плоскости, перпендирулярной плоскости основания первого зеркального блока и преобразовательный блок, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено двумя сферическими зеркалами, установленными в ходе лучей, отраженных от первого зеркального блока, и зеркальным умножителем, выполненным в виде двух плоских зеркал, одно из которых установлено неподвижно, а другое - на общем основании с подвижным зеркалом второго зеркального блока под тупым углом к нему.