Способ эллипсометрических измерений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении эллипсометрическим методом параметров материалов . Целью изобретения является повышение точности измерений и отношения сигнал/шум. Это достигается благодаря тому, что в способе эллипсомётрических измерений на исследуемьй образец направляют линейно поляризованный монохроматический пучок излучения. Регистрируют интенсивность линейно поляризованной компоненты отраженного света. Изменяют угол падения излучения на образец до значения, при котором фазовый сдвиг ортогональных компонент вектора электрического поля электромагнитного излучения при отражении равен 90. Затем дискретно изменяют азимут плоскости поляризации падающего на образец излучения с частотой LiJ между значениями oi, и сХ. г изменяют Ц , измеряют при каждом If азимуты анализатора и , соответствующие минимуму сигнала на частоте первой гармоники и связанные, формулой tg 4 HasinV -sinV2) / /( - cosVp)- tg р.- cgp; , где a - калибровочный коэффициент, и определяют Ч , когда (р, , а Ч определяют из вьшеописанной формулы. При этом ошибка в определении абсолютных величин Ч и Ф по предлагаемому способу меньше за счет исключения ошибок, обусловленных зависимостью сигнала фотоприемника от поляризации излучения и девиации пучка при враш;ении, а также из-за большей чувствительности и точности ме , 1 ил. тода определения Ч г по минимуму персл вой гармоники. to 00 00 01 сл 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСГ(УБЛИК (5D4G 01 N 21 21

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ( (Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ния излучения на образец до значения, при котором фазовый сдвиг ортогональных компонент вектора электрического поля электромагнитного излучения при о отражении равен 90 . Затем дискретно изменяют азимут плоскости поляризации падающего на образец излучения с частотой (между значениями о,и

К Ы„, изменяют ц, измеряют при каждом q азимуты анализатора Р, и Р, соответствующие минимуму сигнала на частоте первой гармоники и связанные, с ф формулой tg Q= f(asin Ы„-sin d )/

/(асоэ p((cOs oL ) tg P tg p» где а — калибровочный коэффициент, и определяют 9„, когда (p,(=(P»(, а Ф определяют из вышеописанной формулы. При этом ошибка в определении абсолютных величин Ч, и 4 по предлагаемому способу меньше за счет исключения ошибок, обусловленных зависимостью сигнала фотоприемника от поляризации излучения и девиации пучка при вращении, а также из-за большей чувствительности и точности метода определения Ч, по минимуму первой гармоники. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3582197/24-25 (22) 20.04 ° 83 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (71) Институт радиотехники и элект- роники АН СССР (72) В.И.Ковалев и М.И.Елинсон (53) 535:8(088.8) (56) Патент CIA ¹ 4030836, кл. 356-118, опублик. 1977.

Jannamoto M. et al. Surface

Science,1980, 96, № 1-3, р. 202-216. (54) СПОСОБ ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении эллипсометрическим методом параметров материалов. Целью изобретения является повышение точности измерений и отношения сигнал/шум. Это достигается благодаря тому, что в способе эллипсометрических измерений на исследуемый образец направляют линейно поляризованный монохроматический пучок излучения. Регистрируют интенсивность линейно поляризованной компоненты отраженного света. Изменяют угол падеSU, 1288558 А1

asin a! — sin о з созЪ вЂ” acos с з

1 12

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении эллипсометрическим методом параметров материалов, однослойных и многослойных структур в производстве электронных ,и оптоэлектронных приборов, а также в исследованиях физических процессов на поверхности твердых тел.

Цель изобретения — повышение точности измерений и отношения сигнал/

/шум.

На чертеже представлен пример реализации предлагаемого способа измерений.

Линейно поляризованный коллимированный монохроматический пучок излучения от источника 1 излучения (например, лазера ЛГ-126) проходит поляризатор 2, переключатель 3 поляризации (магнитооптическое, электрооптическое или механическое устройство), отражается от образца, закрепленного в держателе 4 под углом

,и после анализатора 5 с азимутом направления поляризации Р, поступа— ет на фотоприемник 6. Регистрирующая аппаратура 7 обеспечивает индикацию минимума сигнала на частоте первой гармоники.

Азимут линейной поляризации падающего на образец излучения переключает (в нашем случае механически с частотой около 300 Гц) между значениями с(, и. о, при этом нужные величины (и Ц. и отношение а интен1 сивностей пучков с азимутами d и с

1 (калибровочный коэффициент) устанавливают с помощью поворота поляриза— тора 2 и переключателя 3 поляризации. Длительности измеряемых импульсов на фотоприемнике и промежутки между ними равны.

Главный угол падения 4 определяют по минимуму сигнала на частоте первой гармоники и после анализатора с азимутом „ . Далее изменяют с помощью, например,.Фарадеевской ячейки или совместного поворота поляризатора 2 и переключателя 3 поляризации азимуты поляризации до значений з и с с 3 2d,, (cL4 (з+ 2(90 — Ы. ), при которых снова наблюдают минймум на частоте первой гармоники д1, и отсюда определяют эллипсометрический параметр Ч из соотношения

88558 г

Приведем конкретный пример, отображающий погрешности измерений по известному и,предлагаемому способам.

Пусть 1 = 0,6328 мкм — длина волны анализируемого излучения. Определяются параметры Ч, и 4 пленки алюминия. При измерении по известному способу ошибка в определении абсопютных значений Ч и Ч составляет о

10 около 0,1 . Погрешность в определении Ч„ и Ч по воспроизводимости около 0,02 . Время измерения, и ч меньше 1 мин.

Измерения на лазерном эллипсомет15 ре с ручным управлением на основе гониометра ГС-5 с применением механического переключения азимута поляризации показывают, что ошибка в определении абсолютных величин

20 и 4 по предлагаемому способу меньше за счет исключения ошибок, обусловленных зависимостью сигнала фотоприемника от поляризации излучения и девиации пучка при вращении, а

25 также из-за большей чувствительности и точности метода определения М, по первой гармонике по сравнению с фазовым методом, применяемым в известном способе, и составляет 0,03-0,04

30 Погрешность в определении, и Ч по воспроизводимости 0,01 . Время измерения Ч, и + меньше 1 мин. Отношение сигнал/шум при измерениях по предлагаемому способу в 10-30 раз выше

35 (при выборе равного измерительного времени), чем по известному способу.

Формула изобретения

40 Способ эллипсометрических измерений, при осуществлении которого на исследуемый образец направляют линейно поляризованный монохроматический пучок излучения, выделяют линейно

45 поляризованную компоненту в .отраженном.излучении и регистрируют ее интенсивность., изменяют угол падения излучения на образец до значения Ч,, при котором фазовый сдвиг

50 ортогональных компонент вектора электрического поля электромагнитноо. го излучения при отражении равен 90, изменяют азимут плоскости поляризации падающего на образец излучения, 55 отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и отношения сигнал/шум, для определения Я„ изменяют дискретно азимут плоскости поляризации падающего на

asin eL — sin q

tg V Qg A

cos d з — асоз с д р, — фиксированный азимут выделяемой линейно поляризованной компоненты, а — калибровочный коэффициент. где

Составитель В.Котенев

Техред И. Верес Корректор С.Шекмар

Редактор А.Шишкина

Заказ 7799/40 Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035., MocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 12885 образец излучения с частотой между значениями о, и d. = -d., и устанавливают угол падения излучения на образец, соответствующий минимальной интенсивности первой гармоники и выделенной интенсивности линейно поляризованной компоненты, при изменении азимута плоскости поляризации падающего на образец излучения изменяют азимуты с/., и Ы до значений 10

d. и aL, соответствующих минимальУ ному значению интенсивности первой

58 4 гармоники и выделенной интенсивности линейно поляризованной компоненты, регистрируют сиз и с1-„ и определяют эллипсометрический параметр Ч из соотношения