Способ измерения двупреломления в полупроводниках

 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности. Цель - повышение точности и производительности измерения двупреломления. В способе измерения двупреломления в по.чупроводниках пропускают излучение, модулированное по азимуту плоскости поляризации, через образец 4 и компенсатор 6 при двух ориентацпях скрещенного положения поляризатора 2 и анализатора 7, угол между которыми равен 22,5°. Угол поворота плоскости поляризации в компенсаторе 6 формируют равным по величине и противоположным по знаку углу поворота плоскости поляризации в образце 4. Величину двупреломления определяют расчетным путем на микроЭВМ по значениям углов поворота поляризации в компенсаторе . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 N 21 23

; 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-;.,::;.; t» .. ь -.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4100844/24-25 (22) 20.07.86 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (72) Е. К. Галанов, Г. Н. Потихонов и P. И. Мельник (53) 535.8(088.8) (56) Дюрелли А., Райли У. Введение в фотомеханику. М.: Мир, 1970, с. 36.

Авторское свидетельство СССР по заявке № 3949817/25, кл. G 01 N 21/23, 09.07.85. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДВУПРЕЛОМЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ (57) Изобретение относится к оптике и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности. Цель — по„„SU„„1413490 А 1 вышение точности и производительности измерения двупреломления. В способе измерения двупреломления в полупроводниках пропускают излучение, модулированное по азимуту плоскости поляризации, через образец 4 и компенсатор 6 при двух ориентациях скрещенного положения поляризатора 2 и анализатора 7, угол между которыми равен

22,5 . Угол поворота плоскости поляризации в компенсаторе 6 формируют равным по величине и противоположным Но знаку углу поворота плоскости поляризации в образце 4. Величину двупреломления определяют расчетным путем на микроЭВМ по значениям углов поворота поляризации в компенсаторе. 1 ил.

1413490

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения двупреломления.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит источник 1 электромагнитного излучения, поляризатор 2, оптическую систему 3, систему 4 сканирования 10 с образцом, электромагнит-модулятор 5, электромагнит-компенсатор 6, анализатор 7, приемник 8 электромагнитного излучения, селективный усилитель 9, синхронный детектор 10, аналого-цифровой преобразователь

11, согласующее устройство 12, микроЭВМ

13, дисплей 14, блок 15 питания компенсатора, блок 16 автоматического управления, генератор 17.

Перед началом измерений в отсутствии образца ориентируют плоскость поляриза- 20 ции анализатора ортогонально плоскости поляризации поляризатора (скрешенное положение) .

Способ измерения двупреломления реализуют следующим образом.

Линейно поляризованное электромагнит- 25 ное излучение после линейного поляризатора 2 (дифракционная решетка, 1200 штр/мм) проходит исследуемый образец 4 и становится в общем случае эллитически поляризованным с азимутом поляризации,отличным от первоначального на угол ср. Электромагнит-модулятор 5 модулирует азимут поляризации излучения для увеличения угловой чувствительности устройства. Компенсация поворота азимута поляризации осугцествляется электромагнитом-компенсатором 6 (рабочее тело InSb компенсированный, N=10 см при T=77 К).

Поток электромагнитного излучения, падающего на приемник 8, 1=4 l(q> + +2aq>sinQt — — cos2Qt), 40 где 1. — поток излучения, выходящий из источника;

Т вЂ” пропускание системы; р — угол поворота плоскости поляризации излучения, обусловленный дву преломлением в исследуемом образце; а — амплитуда качания азимута поляризации, осуществляемого электромагнитом-модулятором; 50

Q — частота модуляции излучения.

Информативный сигнал определяется выражением ! о Т 2а sinwt.

После усиления избирательным усилителем 9 и детектирования синхронным детектором 10 этот сигнал первой гармоники поступает в блок 16 автоматического управления током компенсатора 6.

После обработки сигнала рассогласования на синхронном детекторе к нулю производится синхронный поворот поляризатора и анализатора на 22,5 . Измеряется угол р в этой же точке образца.

Обработка результатов измерения поворота плоскости поляризации излучения ср и q> производится на микроЭВМ 13 для определения величины двупреломления 6 и азимута анизотропии кристалла 8 из выражений:

sin6/2= jg2(tg2cp+tg2cp ) l (;

spate= t, 1аЧ

Поскольку большинство полупроводниковых кристаллов промышленного назначения Si, Ge, GaAs, InSb имеет кубическую симметрию, двупреломление в них обусловлено дефектами кристаллической решетки, возникающими в процессе роста или технологической обработки. При толщине образцов 1 — 10 мм величина двупреломления 6=

=(n — n>)d 2л/Х не превышает 5 и в этом случае величины 6 и О по приведенным формулам определяются с погрешностью, не превышающей 1Я.

Для уменьшения влияния интерференции и достижения высокой локальности измерений используют оптическую систему 11.

Высокая точность измерения величины двупреломления 6 и азимута поляризации О, равная 0,01, достигается в результате того, что модулируется азимут поляризации, а это обуславливает большую величину информативного сигнала первой гармоники. При механической модуляции, осушествляемой в прототипе, погрешность измерения 6 и О составляет 0,1 .

Высокая производительность измерения величины двупреломления и азимута оси анизотропии полупроводникового кристалла достигается благодаря тому, что нет необходимости производить измерение как поворота плоскости поляризации, так и эллиптичности, ориентировать азимут образца при измерении и ориентировать азимут фазо вого компенсатора.

Предлагаемый способ повышает производительность измерений в 5 — 10 раз.

Формула изобретения

Способ измерения двупреломления в полупроводниках, включаюший поляризацию электромагнитного излучения, пропускание его через образец и анализ прошедшего излучения, а также модуляцию азимута плоскости поляризации излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения двупреломления, азимут плоскости поляризации излучения модулируют путем пропускания через ячейку Фарадея и компенсатор при двух ориентациях скрешенного положения поля1413490 где 6 и 6—

«р и тр —

Составитель В. Рандошкин

Редактор Е. Конча Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

За к аз 3775/45 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ризатора и анализатора, отличающихся друг от друга на угол 22,5, компенсируют угол поворота плоскости поляризации в образце, а величину двупреломления определяют с помощью соотношений

sin6 2= ).ф(tg +1 + j 74

tg49=tgcp/tgrp, величины двупреломления и азимут анизатропии образца; углы поворота плоскости поляризации образцом при двух положениях поляризатора, отличающихся ориентацией плоскости поляризации на 22,5 .