Способ определения разнотолщинности прозрачной в видимой области спектра пленки, нанесенной на отражающую подложку Советский патент 1981 года по МПК G01B11/06 

Изобретение относится к контро/ьноизмеригельной технике и экспресс-анализу технологических процессов и материалов, применяемых в фотолитогра4ии, и может быть использовано для определения разнототцинности фоторезистивных пленок, нанесенных на отражающие полупровоониковью подложки. Известен способ определения толщины пленок с помощью лазерного эллипсометрического микроскопа . Процесс измерения с помгацью этого микроскопа сводится к тому, что в результате эксперимента подбирают такие угловые положения поляризатора, компенсатора и анализатора, при которых свет на выходе из аиагшзатора будет иметь минимальную (нулевую) интенсивность. Затем, пользуясь соответствующими формулами и номограммами, рассчитывают толцину и показатель преломления пленки на измеряемом участке l. Недостаток способа заключается в том, что он предназначен для измерения толщин пленок на малых участках поверхности и не дает возм(кности сделать обзор всей пластины, а следовательно, нельзя экспрес- оно производить оценку качества пленки в целом. В этом случае для опреое/кния величины разнотолшинности пленки на пластине нужно сделать большое количество измерений, произвести расчеты для каждого намерения, проанатзировать результаты, а затем уже сделать выводы. Все это значительно увеличивает время измерения, и потому этот способ не пригоден для фшзводственных условий. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения раэнотолдинности прозрачной в видимой области спектра пленкн, нанесенной на отражакшую подложку, , фоторезистивной пленки, заключающий-; ся в том, что направляют на всю поверхность пленки параллельный пучок монокрс матического света, получают при отражении света от пленки интерференционную картину по которой судят о величине разнотолщинности 2. Данный способ может быть использован fe полупроводниковом произвоцстве, йогааразмеры элементов составляют десятки и сотни мкм. ,,а толщина пленки фоторезиста 0,8-1,0 мкм. Для современных же полупровоиниковых прибфов и больших интегральных схем размеры элементов структур на пластинах составляют уже единицы и десятые доли микрометров. Для их производства требую ся фоторезистивные пленки толщиной 0,2 -0,4 мкм, а требования к разнотолщинности этих пленок составляют уже О,О2 - О,04 мкм. Известный способ не может обеспечить измерение разнотолшинности в указанных оиапазсдаах с точностью превышающей на порядок величину разнотолщинности. Кроме того, способ имеет ограниченные функциональные возможности Цель изобретения- повышение точност определения разнотолщинности пленки, рас ширение диапазсиа измерения и функциона ных возможностей. Посгавленная цель достигается тем, что используют поляризованный пучок света, изменяют параметры погшрнзованного пучка света до получения визуально на&людаемых изображений темных и светлых участков, определяют тфи этом изменения этих параметров, по которым рассчитывают толщину пленки на темных участках, перестраивают наблюдаемые изображения темных и светлых участков на негативные, при этом определяют изменения параметров поляризованного ггучка caeTBj по которым рассчитьюают толщину ппэнки на вновь полученных темных участках, и по разности рассчитанньк толщин определяют разното лщинн ость пленки. На чертеже показана оптическая схема широколучевого эллипсометра, реа;шзующего описьюаемый способ. Элге1Псомегр содержит источник 1 света, конденсатор 2, формирующий параллельно светсвой пучок с диаметром, равным иге превосходящим диаметр исследуемой пластины 3, светофкльтр 4, линейный поляризатор 5, компе сатор 6 - фазовую пластинку в 1/4 длс- ны волны, анализатор 7 и измерительный свето(|ильтр 8. В качестве линейного поляризатора испол.зуют дихроичный полярнзатор в виде диска диаметром ISO мм. Защитный светофильтр преосгавляет собой цветное стекло в виде пластины размером 20О X 2ОО мм и толдиной 6 мм. Он служит для предохранения фоторезистивной пленки от засветки. Способ реализуется следующим образом. Свет от источника 1 света проходит через конденсатор 2, защитный свето4ильтр 4, линейный поляризатор 5 и под определенным углом падает на исследуемую пластину 3, представляющую собой пленку, нанесенную на отражающую подложку. Отражаясь от исследуемой пластины 3 линейно поляризованный свет изменяет свои параметры и в общем случае превращается в эллиптически поляризованный свет, азимут которого отличается от азимута падающего на образец линейно поляризованного света, проходит через компенсатор 6, анапиэатор 7 и измерительный свето()ильтр 8. Изменяют азимуты плоскостей пропус кания поляризатора 5, анализатора 7, расположенных в падающем и отраженном свете при неизменном положении компен минимальную (нуле У интенсивность наблюдаемого глазом поляризованного света. Если пленка разнотолшинная, то минимальная интенсивность достигается только на тех участках, где толщина пленки одинакова. Остальные участки будут светлее. Таким образом, получают визуально наблюдаемью изображения темных и светлых участке пленки. Определяют изменение параметров поляризованного света, для чего производят отсчет оптических элементов (лол изатора 5, анализатора 7, компенсатора 6), по значениям которых рассчитывают толщину пленки на темных участках, согдас- но известной методике прсведення и обработки эллипсометрических измерений. Изменением азимутов пол5физатора 5 и анй затара 7 перестраивают наблюдаемые темные, участки на светлые, определяют изменение параметре поляризсжанного света и снсдаа рассчитьгеают толди- ну пленки. Вычитая из одного значения толщины плвнки другое находят величину разнотолцинности. Применение анализа изменений параметров поляризованного света при отражении от исследуемой пленки дает возможность точно определять даже незначительные перепады в интенсивности отраженного поляризованного свега, вызванные разницей в голцине пленки на отдельных участках пластины А. Этот эффект невозможно достичь известным способом, Таким образом, способ позволяет производить измерение разнотолщинности более тонких пленок и значительно повысить разрешение метода. Кроме того, способ позволяет определять загрязнения поверхности пленки, а также наличие макро