Эллипсометр Советский патент 1990 года по МПК G01J4/04 

Изобретение относится к технике оптико- физических измерений, в. имен- 25 но к эллипсометрии, и может быть использовано в Оптической и полупроводниковой промышленности при контроле оптических параметров поверхности материалов и изделий,JQ

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение точности измерения оптических характеристик за счет расширения диапазона углов падения света на образец,,На фиг, 1 схематически представлен Эллипсометр,

Эллипсометр включает излучатель 1, имеющий круговую поляризацию излуче- 0 ния (-лазер ЛГН-208), плечо, поляризатора 2 и плечо анализатора 3, неподвижно закрепленные на основании 4 таким образом, что их оптические оси параллельны, поворотный стол 5 с закреплен-д5 ными на нем исследуемым объектом 6 и зеркалом 7, Плоскость падения излуие- ния на объект 6 и отражающие поверхности объекта 6 и зеркала 7 взаимно перпендикулярны, В плече поляризатора eg 2 установлена поляризацонная призма Глана 8, которая жестко связана со све- тоимпульсной системой синхронизации угла поворота, включающей лимб 9 с рядом меток, расположенных через рав-,., ные угловые интервалы по его периметру, и .одной меткой, сдвинутой по радиусу лимба относительно указанного ряда меток, и двумя оптронными парами Ю и

11 для формирования электрических импульсов,

В плече анализатора 3 установлены последовательно по ходу луча анализатора 12, фокусирующая оптическая система 13 и фотоприемник 14, установленный в фокальной плоскости фокусирующей системы, Выход фотоприемника 14 связан с входом усилителя 15, Выход усилителя 15 соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16, вход запуска которого соединен с оп- тронной парой 11, Цифровой выход АЦП через интерфейсный блок 17 соединен с шиной ввода данных микроЭВМ 18, Синхронизирующий вход интерфейса блока 17 соединен с выходом оптронной пары 10, Для регистрации результатов измерений служит устройство 19 вывода информации (печать, дисплей), соединенное с микроЭВМ, С микроЭВМ связан также блок привода вращения стола 20 (шаговый двигатель) посредством блока 21 сопряжения,

Эллипсометр работает следующим образом.

Излучение от излучателя 1 через призму Глана 8 направляется на поверхность исследуемого объекта 6, Отраженное от объекта 6 излучение вторично отражается от зеркала 7 и направляется в плечо анализатора 3, Поскольку нормаль o N к отражающей поверхности зеркала составляет с оптическими осями плеч и, следовательно, лучом АО угол 90 (угол О АО), но сумма углов

AON, N00 , 00 N, NOV будет равна 180°, следовательно отраженный от зеркала луч О А будет параллелен лучу АО при любом значении tf . Прошедшее ана- лизатор 12 излучение фокусируется оптической системой 13 на приемную площадку фотоприемника 14 (при использовании фотоприемника с достаточно большой приемной площадкой, например, фо- тодиода ФД-24К) фокусирующая система может быть исключена из схемы эллип- сометра. При вращении поляризатора с фотоприемника снимается переменный сигнал, который после усиления в бло- ке усилителя 15 преобразуется в цифровой код, вводимый в микроЭВМ, Синхронизация преобразования и начала ввода выборки осуществляется сигналами, вырабатываемыми оптронными пара- ми 10 и 11 соответственно.

Временные диафрагмы сигналов соответствуют известным. Расчет эллип- сометрических параметров и решение обратной задачи эллипсометрии производит - ся микроЭВМ.

Учет влияния зеркала 7 на поляризацию излучения может быть произведен путем предварительной калибровки прибора или по известным для конкретного вида отражающего покрытия зависи- мости поляризационных параметров от угла падения,

Таким образом, в предлагаемом эл- липсометре обеспечивается возможность изменения угла падения излучения на

196

объект путем поворота только одного элемента эллипсометра - поворотного стола, что существенно упрощает конструкцию прибора.

с 5

5

0

5

При изменении угла падения не требуется дополнительной юстировки схемы эллипсометра, что повышает производительность измерений,

Формула изобретения

Эллипсометр, содержащий излучатель и установленные на основании по ходу луча плечо поляризатора, поворотный стол для размещения объекта, зеркало, плечо анализатора, причем ось поворота стола перпендикулярна плоскости плеЗ поляризатора и анализатора и пересекает оптическую ось плеча поляризатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструк- ции и повышения точности измерения оптических характеристик, плечи поляризатора и анализатора неподвижно закреплены на основании таким образом, что их оптические осп параллельны, а. зеркало жестко закреплено на поворотном столе, причем нормаль к его отражающей поверхности перпендикулярна оси поворота стола и составляет с оптическими осями плеч поляризатора и анализатора угол 90 -tp, гдеСу - текущий угол падения излучения на исследуемый объект в эллипсометре,

Изобретение относится к технике оптико-физических измерений, а именно к эллипсометрии, и может быть использовано при контроле оптических параметров поверхности материалов и изделий. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение точности измерения оптических характеристик. Устройство содержит излучатель 1, имеющий круговую поляризацию излучения (лазер ЛГН-208), плечо поляризатора 2 и плечо анализатора 3, неподвижно закрепленные на основании 4 так, что их оптические оси параллельны, поворотный стол 5 с закрепленными на нем исследуемым объектом 6 и зеркалом 7. Плоскость падения излучения на объект 6 и отражающие поверхности объекта 6 и зеркала 7 взаимно перпендикулярны. В плече поляризатора 2 установлена поляризационная призма Глана 8, жестко связанная со светоимпульсной системой синхронизации угла поворота, включающей в себя лимб 9 с рядом меток, расположенных через равные угловые интервалы по его периметру, и одной меткой, сдвинутой по радиусу лимба относительно указанного ряда меток, и двумя опорными парами 10 и 11 для формирования электрических импульсов. В плече анализатора 3 установлены последовательно по ходу луча анализатор 12 (призма Глана), фиксирующая оптическая система 13 и фотоприемник 14, связанный с входом усилителя 15, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16, вход запуска которого соединен с оптронной парой 11, а цифровой выход АЦП через интерфейсный блок 17 соединен с шиной ввода данных микроЭВМ 18, связанной с устройством вывода информации 19, блоком привода вращения стола 20 посредством устройства сопряжения 21. 1 ил.