Эллипсометр Советский патент 1985 года по МПК G01J4/04 

Изобретение относится к технике оптико-физических измерений, а имен Чо к эллипсометрии, и предназначено для исследования при неразрушающем контроле оптических параметров жидких и твердых сред, например в элект рохимии, полупроводниковой технике. Известны эллипсометры, содержащи излучатель, поляризатор, механизм . синхронного разворота плеч поляри- затора и анализатора и установленные в плечах поляризатора и анализатора оптическую систему установки угла падения излучения, включающую отражатели, соединенные с приводом, и фотоприемник, соединенный с блоком регистрации 1. Недостатками данных эллипсометров являются невозможность работы с из(лучателями, обладающими значительными габаритами (монохроматор, Лазер что существенно снижает область применения прибора, а также погрешность измерений, обусловленная изменением размеров освещаемой области объекта при изменении угла падения излучения на объект. Наиболее близким к изобретению техническим решением, является эллип сометр, содержащий излучатель, поляризатор, анализатор, механизм синxpoHHoiO разворота плеч поляризатора и анализатора и установленные в пле чах поляризатора и анализатора оптическую систему установки угла падения излучения, включающую отражатели, соединенные с приводом, и фотоприемник, соединенный с блоком регистрации t2 3. Недостатком известного зллипсометра является снижение точности измерений за счет погрешности в установке угла падения излучения на объект, обусловленной в свою очередь зависимостью опшбки в установке угла падения от угла разворота плеч эллипсометра, а также вследствие зависимости размеров освещаемой области объекта от угла падения. Цель изобретения - повьшение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в эллипсометре, содержащем излучатель, поляризатор, анализатор механизм синхронного разворота плеч поляризатора и анализатора и установ . ленные в плечах поляризатора и анализатора оптическую систему установки угла падения излучения,.включаю972 , щую отражатели, соединенные с приводом, и фотоприемник, соединенный с блоком регистрации, механизм синхронного разворота плеч поляризатора и анализатора вьтолнен в виде двух кареток, установленных с возможностью перемещения по направляющей и связанных посредством кулисных механизмов с плечами поляризатора и анализатора и посредством правого и левого винтовых механизмов - с приводом системы установки угла падения излучения, один из отражателей которой закреплен на каретке, а другой жестко связан с кулисой одного из кулисных механизмов. На чертеже схематически представлен эллипсометр. Эллипсометр содержит излучатель 1, механизм синхронного разворота плеч эллипсометра., состоящий из ходового винта 2, имеющего левую и правую резьбу и ручку 3 привода, кареток 4 и 5, связанных с ходовьм винтом 2 винтовьми парами и имеющих поступательное движение по направ,ляющей 6, штоков 7 и 8, имеющих общую ось вращения, лежащую на отражающей поверхности объекта 9, кулис 10 и 11, имеющих поступательное движение по штокам 7 и 8 соответственно и вращательное движение в направляющих 12 и 13, причем направляющая 12 жестко связана с кареткой 4, а направляющая 13 - с кареткой 5, шкалы 14 для отсчета значений угла падения излучения и последовательно располо; женные по ходу луча оптический шарнир, состоящий из отражателей 15 и 16, причем отражатель 15 жестко связан с кареткой 4, а отражатель 16 с кулисой 10, поляризатор 17 и анализатор 18, имеющие вращательное движение вокруг оптической оси, фотоприемник 19, выход которого соединен с входом блока 20 регистрации, а выход блока 20 регистрации является выходом зллипсометра. Эллипсометр работает следующим образом. Излучение от излучателя 1 направляется на отражатель 15 оптического шарнира. При вращении ходового винта 2 посредством ручного привода 3 каретки 4 и 5 перемепщются в противоположные стороны по направляющей 6 при этом посредством кулисных механизмов разворачивают штоки 7 и 8 и связанные с ними плечи эллипсометра.

J1141

Таким образом, отражатель 16 оптического шарнира, разворачиваясь совместно с кулисой 10 кулисного механизма относительно отражателя 15, направляет излучение на объект 9 под заданным 5 углом падения. Контроль значений угла пад,ения излучения производится по шкале 14 угломерного устройства. Поляризатор 17 и анализатор 18 уста-, навливаются в положение, при кото- 10 ром блок 20 регистрации производит анализ выходного сигнала фотоприемника и вьщает значения поляризационных параметров, например поляризаTQp 17 может быть установлен, с ори- f5 енТацией главной плоскости +45° относительно плоскости падения, а анализатор 18 приведен в непрерывное

974

вращение. Блок 20 регистрации измеряет Фазовый сдвиг и отношение минимального и максимального значений переменного сигнала фотоприемника 19, выдает значения азимута и эллиптичности эллипса полядизации отраженного от объекта 9 излучения.

Таким образом, эллипсометр вьщает значения поляризационных параметров и угла падения излучения на объект, которые необходимы для расчета параметров исследуемого объекта, при этом снижение зависимости размеров освещаемой площади объекта от угла падения при повышении точности установки угла падения позволяет существенно повысить точность измерений.

ЭЛЛИПСОМЕТР, содержащий излучатель, поляризатор, анализатор, механизм синхронного разворота плеч поляризатора и анализатора и установленные в плечах поляризатора и анлизатора оптическую систему установки угла падения излучения, включающую отражатели, соединенные с приводом, и.фотоприемник, соединенный с блоком регистрации, о ичающийся тем, что, с целью повышения точйости измерения, механизм синхронного разворота плеч поляризатора вьтолнен в виде двух кареток, установленных с возможностью перемещения по направляющей и сое- диненных посредством кулисных механизмов с плечами поляризатора и анализатора и посредством правого и левого винтовых механизмов - с приводом системы установки угла падения (Л излучения, один из отражателей которой закреплен на каретке, а другой жестко связан с кулисой одного из КУЛИСНЫХ механизмов. to со