Способ контроля толщины материала Советский патент 1991 года по МПК G01B11/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при травлении или формировании слоев полупроводниковых материалов для контроля толщины.

Цель изобретения - повышение точности контррля полупроводниковых слоев путем исключения интерференционных эффектов.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего способ контроля; на фиг. 2 - характеристика спектральной чувствительности светочувствительного слоя фотоприемника у(Л) и спектральная характеристика светопропускания контролируемого материала Т( Я).

Устройство содержит широкополосный источник 1 оптического излучения, фотоприемник 2, расположенный в прошедшем контролируемый слой 3 полупроводникового материала пучке излучения, фотоприемник 2 соединен со средствами 4 регистрации и обработки сигнала фотоприемника. Кроме того, обозначены длина волны Я (фиг. 2),

длинноволновый скат характеристики 5 спектральной чувствительности светочувствительного слоя фотоприемника, край полосы 6 фундаментального поглощения контролируемого полупроводникового материала (интервал Ят - Я2 ) .

Материал светочувствительного слоя фотоприемника 2 выполнен таким, что длинноволновый скат характеристики 5 его спектральной чувствительности расположен в области длин волн, ограниченной краем полосы 6 фундаментального поглощения контролируемого полупроводникового материала.

Способ реализуется следующим образом.

Световой поток от широкополосного источника 1 оптического излучения пропускает через контролируемый полупроводниковый слой 3, при этом происходит спектральное ограничение коротковолновой составляющей указанного светового потока в соответствии с кривой Т(Я ) Далее световой поток поступает на фотоприемник 2, который спектрально

Ё

ограничивает контролируемый световой поток с длинноволновой стороны в соответствии с характеристикой 5 спектральной чувствительности светочувствительного слоя фотоприемника #(А). Таким образом, формируется спектральная полоса регистрируемого светового потока в области края полосы 6 фундаментального поглощения контролируемого полупроводникового к.атериала (At - Аг ) .

При изменении толщины контролируемого полупроводникового слоя 3 изменяется угол наклона Т(А ) по закону Бугера-Ламбер- та-Бэра. В соответствии с этим изменяется и сигнал, снимаемый с фотоприемника 2 и поступающий далее на средства регистрации и обработки сигнала фотоприемника 4.

Повышение то1 юсти контроля является результатом широкополосности измеряемого оптического сигнала, связанного с контролируемой толщиной полупроводникового слоя, т. е, нечувствительности к интерференционным эффектам.

В общем виде величину сигнала фото- Приемника можно представить в виде

А2 l0(A)S0(A)(A),,

где U - величина сигнала фотоприемника;

10(А) - интенсивность излучения широкополосного источника на данной длине волны А

S - интегральная чувствительность фотоприемника;

р(А)- спектральная чувствительность светочувствительного слоя фотоприемника;

(A),I А I ,в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бэра, величина пропускания контролируемого полупроводникового слоя на данной длине волны;

К( А) - коэффициент поглощения контролируемого полупроводникового слоя на данной длине волны;

I - толщина контролируемого полупроводникового слоя.

При использовании материала светочувствительного слоя фотоприемника из материала, идентичного контролируемому, спектральная чувствительность в области края полосы фундаментального поглощения $0(А) (А)а, где а - константа, определяемая конструкцией фотоприемника. Тогда

10

U С

l(l+a)

где С - константа, определяемая видом контролируемого материала, параметрами

источника оптического излучения, интегральной чувствительностью светочувствительного слоя фотоприемника.

Идентичность материала светочувствительного слоя фотоприемника и контролируемого слоя упрощает подбор пары слой - фотоприемник, так как в этом случае длинноволновый скат характеристики спектральной чувствительности светочувствительного слоя фотоприемника заведомо расположен в области длин волн, ограниченной краем полосы фундаментального поглощения контролируемого полупроводникового материала.

В других случаях вид зависимости U -U (I) определяется экспериментально.

Формула изобретения

Способ контроля толщины материала, заключающийся в том, что направляют световой поток на материал, с помощью спектрального приборя регистрируют величину

интенсивности, прошедшего через материал светового потока, и по результатам обработки судят о толщине, отличающий - с я тем, что, с целью повышения точности контроля полупроводниковых слоев, для регистрации интенсивности прошедшего слой светового потока в качестве спектрального прибора выбирают фотоприемник с длинноволновым скатом характеристики его спектральной чувствительности, расположенной

в области длин волн, ограниченной краем полосы фундаментального поглощения слоя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при травлении или формировании слоев полупроводниковых материалов. Цель изобретения - повышение точности контроля полупроводниковых слоев путем исключения интерференционных эффектов. Выполняют светочувствительный слой фотоприемника таким, что длинноволновый скат характеристики его спектральной чувствительности расположен в области длин волн, ограниченной краем полосы фундаментального поглощения контролируемого полупроводникового материала. что позволяет исключить интерференционные эффекты из процесса измерений. 2 ил.

Y//////////////////A

Ш

тода

7

Фиг. 1

Wv / 5

V /

/ /м)