Спектроэллипсометр Советский патент 1989 года по МПК G01J4/04 

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ с помощью оптических методов путем измерения состояния поляризации излучения, отраженного от исследуемого объекта, и может быть использовано для определения параметров тонких пленок на различных подложках и оптических постоянных исследуемых материалов.

Целью изобретения является расширение спектрального диапазона измерений при повышении чувствительности эллипсометра, упрощение конструкции и уменьшение потребляемой мощности.

На чертеже приведена оптическая схема спектроэллипсометра.

Излучение от лампы 1 с помощью линзы 2 проецируется на входную щель мо- нохроматора 3, далее монохроматическое излучение, выделяемое монохроматором, распространяется через линзу 4 и поляризатор 5. Линза 4 проецирует изображение выходной щели монохроматора в плоскость установки образца 6. Излучение, отраженное от образца, с помощью поворотной призмы 7 полного внутреннего отражения делится на два измерительных канала. В первом измерительном канале излучение проходит компенсатор 8 и падает на двоякопрелом- ляющую призму 9. Во втором измерительном канале излучение, отраженное от призмы 7, падает на двоякопреломляющую призму 10. После прохождения призмы излучение каждого канала разделяется на два пучка, излучение которых поляризовано линейно и взаимно ортогонально. С помощью линз 11 и 12 в плоскость установки модуляторов 13 и 14 проецируется двойное изображение выходной щели моно4

СО

сд

о:

оо

хроматора. Линзами 15 и Ш излучений проецируется на фотоприемники 17 и 18. Па- даю111,ее на модулятор пространственно разделенное и; лучение модулируется в противо- фя:и .

Принцип работы спектроэллипсометра заключается в установке азимутов ориентации поляризатора 5 и двоякопреломляющих призм 9 и 10 обоих измерительных каналов в такие положения, когда интенсивности пространственно разделенных ортогонально-поляризованных световых пучков в каждом канале равны между собой. При этом в фототоке приемников 17 и 18 отсутствует модуляционная составляющая, а азимуты ориентации поляризатора 5 и двоякопреломляющих призм 9 и 10 удовлетворяют соотношениям

2А|-90°+А 0; гже Д и ч -измеряемые эллипсометричесСпектроэллипсометр, содержащий оптически связанные источник спектрального излучения, фокусируюшую и коллимирующую оптику, монохроматор, поляризатор, призму полного внутреннего отражения, разделяющую излучение, отраженное от образца на

налов;

Р-азимут ориентации поляризатора.

Для сохранения 100%-ной амплитудной противофазной модуляции ортогонально-поляризованных световых пучков в каждом канале цри изменении азимутов ориентации

кие параметры;

AI, А ) - азимуты ориентации двуякопре- 20 фазовый измерительный канал, снабжен- ломляющих призм фазового иный компенсатором, анализатором, модулятоамплитудных измерительных ка-ром и фотоприемным устройством, и амплитудный измерительный канал, снабженный анализатором, модулятором и фотоприем- .jr иым устройством, отличающийся тем, что, с целью расщирения спектрального диапазона измерений при повышении чувствительности, упрощения конструкции и уменьшения потребляемой мощности, анализаторы и модуляторы фазового и амплитудного измедвоякопреломляющих призм 9 и 10 анали- зо рительных каналов объединены в блоки, заторы и модуляторы выполнены в виде бло- представляющие собой двоякопреломляю- ков, иредставляюцшх собой поляризацион- щую призму, разделяющую световое излу- иыо диоякоиреломляющие призмы 9 и 10чение на две ортогонально-поляризованные

жестко соединенные с механическими преры- составляющие, жестко соединенную с моду- вателями - модуляторами 13 и 14. фо- лятором, выполненным в виде механичес- кусирующсй оптикой -- линзами 11, 15 35 прерывателя, модулирующего эти сос- и 12, 16, объединяющей ортогонально-поля- тавляющие в противофазе, и с фокуси- ризоваиные нротивофазно-модулированные рующей оптикой, объединяюшей ортого- световые иучки в каждом канале на при- нально-поляризованные составляющие на емных площадках фотоприемников 17 и 18 приемной площадке фотоприемного устройст- соотпетствуюп1его измерительного канала. ва соответствующего измерительного канала.

0

5

Спектроэллипсометр позволяет обеспечить высокую чувствительность эллипсомет- рических измерений в широком спектральном диапазоне, ограниченном областью прозрачности двоякопреломляюш.их призм. В случае использования источников излучения одинаковой мощности и условии достижения одинаковой спектральной чувствительности он обеспечивает значительно более высокое спектральное разрешение. Отказ от применения модуляционных ячеек позволяет сушественно упростить конструкцию прибора, снизить его энергопотребление.

Формула изобретения

Спектроэллипсометр, содержащий оптически связанные источник спектрального излучения, фокусируюшую и коллимирующую оптику, монохроматор, поляризатор, призму полного внутреннего отражения, разделяющую излучение, отраженное от образца на

0 фазовый измерительный канал, снабжен- ный компенсатором, анализатором, модулято

Изобретение относится к исследованиям химических и физических свойств веществ с помощью оптических поляризационных методов и может использоваться для определения оптических постоянных исследуемых материалов, параметров тонких пленок на различных подложках. Целью изобретения является расширение спектрального диапазона измерений при повышении чувствительности, упрощение конструкции и уменьшение потребляемой мощности спектроэллипсоида. Для этого анализаторы фазового и амплитудного измерительных каналов, разделяющие световое излучение в каждом канале на два ортогонально-поляризованных световых пучка, объединены в единые блоки с механическими модуляторами, обеспечивающими 100%-ную противофазную модуляцию этих пучков, с последующим их совмещением на приемной площадке фотоприемного устройства соответствующего канала. Спектроэллипсометр может найти применение в качестве измерительного прибора в оптической и полупроводниковой технологии. 1 ил.

1 г

(.ос I ШЧПЧ . И. в. IIIyiKI. IOH

1Ч д;|1 Г1 |) II. В)Г)К(.|НмИ. ВоресКорректор 3. Ломчакоиа

Зака.14251/39Тираж 4t)(iПодписное

iUlllllIUI Г(н дарстшмнюсо K jMMi4 rM но изобрет(Ч1иям и открытиям мри ГК11Г ( С( Р

113035, Москиа. Ж 35. Раушская наб., д. 4/5 1рои:1подсгнс. 1И1о-и;)да1Ч .11.скмй комбинат «Патент, г, Ужгород, у,т, Гагарина, 101

S3 П 13 S 11