Эллипсометр для измерения толщины и оптических свойств образцов Советский патент 1982 года по МПК G01B11/06 

Изобретение относится к измерительной технике, связанной с оптическими методами измерения толщины оптических свойств образцов. Метод эллипсометрии широко распространен в г/ткроэлектронике и дру гих областях науки и техники для ,контроля толщин и оптических констант тонких диэлектрических, полупроводниковых и металлических слоев Известен эллипсометр, в-котором на вертикальной или горизонтальной станине закреплены тубусы падающего и отраженного света, содержащие , оптические элементы: источник излуч НИН, поляризаторы, фазовые пластины и детектор излучения. На пересечени осей тубусов напредметном столике располагается образец, нормаль к плоскости которого образует с осями .тубусов равные углы fl3. Недостатком известного эллимсоме ра является то, что он предназначен только для измерений на воздухе и без дополнительных приспособлений не может быть использован для измерений в других, например жидких, .средах, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является эллипсометр для измерения толщины и Ъптических свойств образцов, содержащих тубус падающего света в тубус отраженного света, установленные под углом друг к другу, кювету.лл размещения образца и оптические . Оптические окна, вводящие и выводящие рабочий световой пучок, расположены на герметичной кювете для размещения исследуемого .образца и игдмерсионной жидкости L23. Недостаткагли известного эллипсометра являются неудобство в работе и низкая производительность измерения, Уэбусловленные , во-первых, тем, что в связи с установкой образца в кювете и заливкой ее кидкостью время измерения пф сравнению с обыч ными измерениями на воздухе резко возрастает, во-вторых, имеется трудность правильной установки кюветы в связи с тем, что окна кюветы должны всякий раз выводиться в полокения, строго перпендикулярные световому пучку, в-третьих, обычно используются кювеуы с окнами, установленными под. каким-либо определенным углом к плоскости образца, т.е. измерения, могут проводиться при фиксированнок угле падения, когда как в ряде случаев необходимо проводить измерения на различных углах падения све вого пучка на образец. Цель изобретения - повышение удобства и производительности изме НИН. Поставленная цель достигается тем, что в эллипсометре для измере ния толщины и оптических свойств образцов, содержащем тубус падающе света и тубус отргсяенного света, установленные под углом друг к дру гу, кювету для размещения образца и оптические окна, оптические окна расположены на торцах тубусов, обращенных к кювете. , На чертеже изображена принципиал ная схема эллипсометра для измерения толщины и оптических свойств образцов. Эллипсометр содержит тубус 1 па дающего света и тубус 2 отраженног света, декоративные крышки 3 и 4, полые трубки 5 и 6, вставленные в направляющие втулки 7 и 3 каждого из тубусов, оптические окна 9 и 10 из плавленного кварца, приклеенные К торцу каждого тубуса, кювету 11 для размещения образца, выполненную в виде стакана и расположенную на предметном столике 12. 13 стакане (кювете) 11 имеется отверстие со ;.штуцером, который соединен с резиновым резервуаром 13 с помощью шланга 14, причем последний может прижиматься зажимом 15. Эллипсометр работает следующим образом. По время измерений на воздухе иммерсионная жидкость 16, например дистиллированная вода, находится в резервуаре 13, а иланг 14 пережат зажимом 15. При необходимости иммерсионных измерений зажим 15 сн мают, воду из резервуара 13 вытесняют в кювету 11 таким образом, чт бы ее уровень находился выше оптических окон 9 и 10. Для снятия образца 17 резервуар 13 с симают и разжимают, так что из-за создавше.гося разряжения вода перетекает по шлангу 14 в резервуар 13, и пережи мают цшанг 14 зажимом 15. Затем пр водятся измерения эллипсометрическ параметров по стандартной методике Описанная процедура измерения в воде занимает примерно такое же время, как и на воздухе (4-5 мин), тогда как при использовании кюветы на одно измерение уходит 20-30 мин, при этом исключена утомительная операция юстировки окон кювета относи- тельно светового пучка. С помощью предлагаемого эллипсометра рещается ряд задач в области массового контроля параметров тонких слоев в микроэлектронике. Он одинаково приспособлен для измерений как.ца воздухе,так и в жидкости. Благодаря тому, что окна закреплены на тубусах эллипсометра, обеспечивается возможность измерений при любом угле падения и исключается необходимость юстировки окЪн при измерении каждого нового образца. Это не только обеспечивает удобство иммерсионных измерений на предлагаемом эллипмометре, но и позво.ляет реализовать такую же производительность иммерсионных измерений, как и при измерениях на воздухе, что {Позволяет использовать иммерсионные измерения для массового производственного контроля. Формула изобретения - Эллипсометр для измерения толщины и оптических свойств образцов, содержащий тубус падающего света и убус отраженного света, установленные под углом друг к другу, кювету для размещения образца и оптические окна, отличающийся тем, что, с целью повышения удобства и производительности измерения, оптические окна расположены на торцах тубусов, обращенных к кювете.. Источники информации, , принятые во внимание при экспертизе 1. Резвый P.P., Финарев М.С. Эллипсометрические методы исследования и контроля в полупроводниковой микроэлектронике. Обзоры по электронной технике. Сер.2. Полупроводниковые приборы, 1977, вып.7 (472), с.11. 2. Резвый P.P.,, Финарев М.С. Определение показателя преломления с1реды методом эллипсометрии. - Оптика и спектроскопия, 1978, № 44, т.4, с.752 (прототип).