Способ измерения двупреломления в полупроводниках Советский патент 1988 года по МПК G01N21/23 

00

ij

со

Изобретение относится к онтике и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения двупреломления.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит источник 1 электромагнитного излучения, поляризатор 2, оптическую систему 3, систему 4 сканирования с образцом, электромагнит-модулятор 5, электромагнит-компенса тор 6, анализатор 7, приемник 8 электромагнитного излучения, селективный усилитель 9, синхронный детектор 10, аналого-цифровой преобразователь 11, согласуюш,ее устройство 12, микроЭВМ 13, дисплей 14, блок 15 питания компенсатора, блок 16 автоматического управления, генератор 17.

Перед началом измерений в отсутствии образца ориентируют плоскость поляризации анализатора ортогонально плоскости поляризации поляризатора (скрещенное положение).

Способ измерения двупреломления реализуют следующим образом.

Линейно поляризованное электромагнитное излучение после линейного поляризатора 2 (дифракционная решетка, 1200 штр/мм) проходит исследуемый образец 4 и становится в общем случае эллитически поляризованным с азимутом поляризации,отличным от первоначального на угол ф. Электромагнит-модулятор 5 модулирует азимут поляризации излучения для увеличения угловой чувствительности устройства. Компенсация поворота азимута поляризации осуществляется электромагнитом-компенсатором 6 (рабочее тело InSb компенсированный, см- при К).

Поток электромагнитного излучения, падающего на приемник 8,

. /( 1 -f 2афз1па 2

),

где I.C

Г

Ф

- поток излучения, выходящий и источника;

-пропускание системы;

-угол поворота плоскости поляризации излучения, обусловленный двупреломлением в исследуемом образце;

-амплитуда качания азимута поляризации, осуществляемого электромагнитом-модулятором;частота модуляции излучения.

Информативный сигнал определяется выражением

/о-7 -2аф-з1пл/.

После усиления избирательным усилителем 9 и детектирования синхронным детектором 10 этот сигнал первой гармоники поступает в блок 16 автоматического управления током компенсатора 6.

о -

После обработки сигнала рассогласования на синхронном детекторе к нулю производится синхронный поворот поляризатора и анализатора на 22,5°. Измеряется угол ф в этой же точке образца.

Обработка результатов измерения поворота плоскости поляризации излучения ф и ф производится на микроЭВМ 13 для определения величины двупреломления б и азимута анизотропии кристалла 0 из выра0 жений:

sinб/2 lV2 tg2ф+tgV /1;

.

8 1еф

Поскольку большинство полупроводни- ковых кристаллов промышленного назначения Si, Ge, GaAs, InSb имеет кубическую симметрию, двупреломление в них обусловлено дефектами кристаллической решетки, возникаюшими в процессе роста или техно- 0 логической обработки. При толщине образ- цов 1 -10 мм величина двупреломления б (п.-ni}d2n/K не превышает 5° и в этом случае величины б и в по приведенным формулам определяются с погрешностью, не превышающей 1%.

Для уменьшения влияния интерференции и достижения высокой локальности измерений используют оптическую систему 11.

Высокая точность измерения величины двупреломления б и азимута поляризации в, равная 0,01°, достигается в результате того, что модулируется азимут поляризации, а это обуславливает большую величину информативного сигнала первой гармоники. При механической модуляции, осуществляемой в прототипе, погрешность измерения бив составляет 0,1°.

Высокая производительность измерения величины двупреломления и азимута оси анизотропии полупроводникового кристалла достигается благодаря тому, что нет необходимости производить измерение как пово- 0 рота плоскости поляризации, так и эллиптичности, ориентировать азимут образца при измерении и ориентировать азимут фазового компенсатора.

Предлагаемый способ повышает производительность измерений в 5-10 раз.

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Способ измерения двупреломления в полупроводниках, включающий поляризацию электромагнитного излучения, пропускание его через образец и анализ прошедшего излучения, а также модуляцию азимута плоскости поляризации излучения, отличающийся, тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения двупрелом- 5 ления, азимут плоскости поляризации излучения модулируют путем пропускания через ячейку Фарадея и компенсатор при двух ориентациях скрещенного положения поля3 14134904

ризатора и анализатора, отличающихсягде бив - величины двупреломления и азидруг от друга на угол 22,5°, компенсируютмут анизатропии образца;

угол поворота плоскости поляризации в об-ф и V - углы поворота плоскости поляразце, а величину двупреломления опреде-ризации образцом при двух поляют с помощью соотношенийс ложениях поляризатора, отли51пб/2 |- /2 15 ф+1д ср l;чающихся ориентацией плоскосtg4e tg(j)/tg9 ,ти поляризации на 22,5°.

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности. Цель - повышение точности и производительности измерения двупреломления. В способе измерения двупреломления в по.чупроводниках пропускают излучение, модулированное по азимуту плоскости поляризации, через образец 4 и компенсатор 6 при двух ориентацпях скрещенного положения поляризатора 2 и анализатора 7, угол между которыми равен 22,5°. Угол поворота плоскости поляризации в компенсаторе 6 формируют равным по величине и противоположным по знаку углу поворота плоскости поляризации в образце 4. Величину двупреломления определяют расчетным путем на микроЭВМ по значениям углов поворота поляризации в компенсаторе. 1 ил.