Способ измерения параметров тонкой прозрачной пленки Советский патент 1982 года по МПК G01B11/06 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения параметров тонких прозрачных пленок, включая измерения в процессе нанесения пленки.

Известны интерферометрические методы измерения параметров пленок ГП.

Однако эти методы позволяют определить лишь дифференциальное значение ,о параметров пленок в отдельных точках относительно подложки и не могут .быть применены для измерения параметров пленки в процессе нанесения.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения параметров тонкой прозрачной пленки, заключающийся в том, что исследуемую пленку наносят на подложку, направляют на пленку и измеряют ее параметры с помощью 2о эллипсометрического анализа 2.

Недостатком известного способа является невысокая чувствительность, зависящая от разности показателей

преломления подложки и пленки. Поэтому пленки с показателем преломления, равным показателю преломления подложки , этим способом вообще не могут быть обнаружены.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерения параметров тонких прозрачных пленок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения параметров тонкой прозрачной пленки, заключающемуся в том, что исследуемую пленку наносят на подложку, направляют излучение на пленку и измеряют ее параметры с помощью эллипсометрического анализа, пленку наносят на подложку,представляющую собой систему диэлектрических четвертьволновых слоев с высоким и низким показателями преломления, расположенных поочередно, а толщину последнего слоя выбирают из условия

t Х7.), 393 где t - толщина слоя; Д - длийа волны излучения; Чд - сдвиг фаз при полном .внутре нем отражении для S компоне ты на границе последнего слоя, а излучение направляют на пленку со стороны подложки под углом, обеспечивающим полное внутреннее отражени На фиг. 1 изображена схема, пояс няющая предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимость фазовой характеристики подложки от фазового сдви га в последнем слое; на фиг. 3 зависимость значений 1-Rg(N) для системы диэлектрических слоев от их числа N. Сущность способа заключается в том что повышается крутизна зависимости фазового сдвига между Р и S компо нентами отраженного света от толщины пленки, что обеспечивается путем соз дания высокодобротного интерферометра для S компоненты за счет увеличения коэффициента отражения системы диэлектрических слоев на границе последнего слоя и полного внутреннего отражения на границе измеряемой пленки с воздухом. Способ эффективен,для измерения параметров особо тонких прозрачных пленок. . Схема, с помощью которой осуществляют способ, включает основание 1, систему диэлектрических четвертьволновых слоев 2, последний слой 3 подложки, измеряемую пленку k, призму 5| просвечивакмцее излучение 6. Зависимость фазовой характеристики подложки от фазового сдвига в пос леднем слое имеет ), где ЛгЛд-йр; Дд и 4р фазовые сдвиги для S и Р компонент отраженного света. На фиг. 3 приведена зависимость значений 1-Rg(N) для системы диэлектрических слоев от их числа N, где R S коэффициент отражения для S компоненты. Способ осуществляется следующ образом. Предвариетельно на основание 1 на носят специальную подложку, состоящую из системы диэлектрических четвертьволновых слоев .2 с высоким и низким показателями преломления, рас положенных поочередно и последнего (считая от основания) слоя 3 с фазовбй.толщиной t Л/4(1-Ч5/- /) На указанную специальную подложку наносят измеряемую пленку А. С противоположной стороны на основании устанавливают призму 5 на которую направляют просвечивающее излучение 6 для обеспечения угла падения на пленку, соответствующего полному внутреннему отражению. Тонкая настройка на максимальную чувствительность измерений производится изменением угла падения в небольших пределах. Плоскость поля ризации просвечивающего излучения 6 составляет угол ( плоскостью падения. Обе компоненты света представляют полное внутреннее отражение на границе последнего слоя с воздухом, но так как , где Rp, Rg коэффициенты отражения системы диэлектрических слоев для S,P компонент соответственно, для крутизны зависимости фазовых сдвигов этих компонент от толщины пленки справедливо соотношение |dt ff -, где t - л cfucL Максии следовательно, «Э.-. dt d-fc мальная крутизна на рабочем участке фазовой характеристики (фиг. 2) , используемом при измерениях, достигается за счет выполнения последнего слоя подложки тотиной (фазовой) t Л/(1-Ч5/ Г) Таким образом, достигается высокая чувствительность при измерении параметров тонких прозрачных пленок данных способом. Формула изобретения Способ измерения параметров тонкой прозрачной пленки, заключающийся в том, что исследуемуюпленку наносят на подложку, направляют излучение на пленку и измеряют ее параметры с помощью эллипсометрического анализа, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, пленку наносят на подложку, представляющую собой систему диэлектрических четверт.ьволновых слоев с высоким и низким показателями преломления, расположенных поочередно, а толщину последнего слоя выбирают из условия t ), где t - толщина слоя; А - длина волны излучения; S сдвиг фаз при полном внут эеннем отражении для S компоненты на границе последнего слоя

а излучение направляют на пленку со стороны подложки под углом, обеспечивающим полное внутреннее отражение.

Источники информации, принятые во внимание при-экспертизе

1.Физика тонких пленок. Под ред. Г. Хасса и Р. Э. Туна. М.,Мир 1970, т. IY с. 31-35.

2.Горшков М. М. Эллипсометрия.

М., Советское радио, , с. , 157-160 (прототип).

(%)

Фи9.2