Интерференционный способ определения показателя преломления и показателя поглощения

 

Изобретение относится к технической физике, в частности к неразрушающим методам контроля качества полупроводниковых структур в микроэлектронике. Цель изобретения - расширение класса исследуемых плоскопараллельных пластин на пластины с меньшей толщиной при упрощении определения показателей преломления и поглощения плоскопараллельной пластины . Измеряют интерференционный спектр пропускания или отражения при угле падения излучения 6-70° и решают итерационным методом систему уравнений, связывающих эти показатели с расчетными и экспериментальными данными. В качестве расчетных и экспериментальных данных используют отношения интенсивностей и разности координат последовательных рефлексов на расчетной интерферограмме и на экспериментальной интерферограмме, полученной комплексным Фурье-преобразованием фрагмента интерференционного спектра пропускания или отражения в исследуемом диапазоне независимо от степени поглощения в этом диапазоне. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Й 21/45

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4667857/25 (22) 13.01,89 (46) 30.06.91. Бюл. ¹ 24 (71) Центр автоматизации научных исследований и метрологии АН МССР (72) Н.Д.Федотова, Б.И,Штейнман, О.В.Сопов, Н,Ф.Перельман, В.И,Поторока, B.M. Ùåðáàêîâ и И. Ш, Авербух (53) 535.024(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 12113398, кл. G 01 N 21/45, 1986.

Kenneth А. Epstein, David К. Mlsemer, and George О. Vemstrom, Optical parameters

of absorbing semlconduktors from

transmission and reflection. — Applied Optics, vol. 26, № 2, 1987, р. 294-299. (54) И Н Т Е Р Ф Е Р Е Н Ц И О Н Н Ы Й СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ПОКАЗАТЕЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к технической физике, в частности к неразрушающим методам контроля качества полупроводникоИзобретение относится к оптике, технической физике, преимущественно к неразрушающим методам исследования материалов, в частности к микроэлектронике.

Целью изобретения является расширение класса исследуемых плоскопараллельных пластин на пластины с меньшей толщиной при упрощении процесса измерений.

На фиг.1 представлена схема измерения спектров отражения и пропускания; на фиг.2 — вид модуля комплексного преобра„„5U „„1659792 А1 вых структур в микроэлектронике. Цель изобретения — расширение класса исследуемых плоскопараллельных пластин на пластины с меньшей толщиной при упрощении определения показателей преломления и поглощения плоскопараллельной пластины, Измеряют интерференционный спектр пропускания или отражения при угле падения излучения 6 — 70 и решают итерационным методом систему уравнений, связывающих эти показатели с расчетными и экспериментальными данными. В качестве расчетных и экспериментальных данных используют отношения интенсивностей и разности координат последовательных рефлексов на расчетной интерферограмме и на экспериментальной интерферограмме, полученной комплексным Фурье-преобразованием фрагмента интерференционного спектра пропускания или отражения в исследуемом диапазоне независимо от степени поглощения в этом диапазоне. 2 ил. зования Фурье экспериментальной и расчетной интерферограмм.

Устройство для реализации способа содержит источник 1 света, зеркальные обьективы 2 и 3, поворотные зеркала 4, 5 и 6, монохроматор 7, соединенный с приемноусилительным блоком 8, выход которого соединен с вычислительным комплексом 9.

Исследуемый образец 10 может располагаться в приставке в двух положениях, обеспечивающих регистрацию спектра в прошедшем и отраженном от него излучении. На фиг.2 — кривая 11 соответствует

1659792

) (р — ý (, аГ,=Л, «"), п

Уэ

Аэ расчетнь)м, а кривая (2 — экспериментальным значениям интерферс|граммы, Способ осуществлякгг следующ|лм заРЗЗОМ, С ив кт )з и ро и у< ка и и)» I I B i | О и ме р K ),(«!» |! иеной пласт|ины толщиной 500 «.;к.:, и!»»! !езг|ется на квазид8 Jëуч«» I)G(4 ваK Jуi !I: м

И)<, сп8КТроМ8Тр8 И |...,» |. I.. 8KTi |ал| ьный диапазон 039,5- .044,0 см, ":|ектрвл),||ая ширина цели О, см, liBI )|8Гист(заци|А

0,05 Cf»4 (10 GT: HBTG!5:-iB IVpViHB i»8)lj»i, -1 соотнашени8 сигнал! шук4 100, УГОЛ IIBq8ния иэлучс сия Выбирает(я В »(и,:)па-.;О|((| ат| (; дО 70, пр))чем н(1)к)4|иЙ 8i G предел G!1р898ляется )B!

В8личинОЙ угла Б()IGcт:= p д(!я исследуем(зГО (к!атериала, Палуч(,)(ная сГ|8 к Г(зал ьнаЯ кривая Об Оа батывает(.;.Я фраг||8)(там|4 flG 4096 т(3»)()к, ак как основной интеграл г(реабраэозв|ния

Фурье дол?кен Вычисляться в беско;ечны?( пределах, а диаг|азсн измерения спек,.ра конечен, для подавления Возникаюших побочных максимумоВ инт э|)фсро (замы -.I и ОО

Водится опера ия а к)дизэци!1 (умнагке}-!|ив

HB B8cGByю функцию . (<азкдь Й фраГ!«!8||т ОГ(адиэир) - I cÿ с памашью апод|изациа!»най фун;гь(и(, ау(cB

-1 палуши(зиноЙ «) с!и,

А1 к инт8нсивнОсти fl |/леВОГО J»G !Ц»В--.ITPBJ f«ного максимума) 4

Я 2

"e " (((-»?!» ) -й(((-»» -!«) «4 „ с(» 5 (4 |! )»?»! !» B k { (- n - k ) e i n (4 u ) n»f ! где Т вЂ” пропускание исследуемого материа5 ла;

-1, "|| ВОЛНОВОЕ ЧИС)10, CM (! — толщина материала, n, k — соответственно показатели преЛОМЛВНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ, 10 Показателям преломления и поглощения задавались следующие начальные значения n = no-— - 3,0, k = ko = О. Расчетный спектр обрабатывался аналогично экспериментальному, получая Zi и hp, Затем итераци15 он ным способом решалась система уравнений, нелинейных относительно и и k

Итерационный процесс прекращается тогда, когда найденные значения и и k обеспечивают совпадение левых и правых частей уравнений слстемы с заданной точностью.

При вышеуказанных начальных параметрах итерационный процесс завершился за 7 циклов, Полученные расчетные значения соответствуют характеристикам образца, Способ продемонстрирован на однослойной структуре, Но 8IG применение наиболее эффективно для многослойных структур.

Использование способа в электронной промышленности в качестве неразрушающе| о метода контроля качества палупроводниKGâblх стру)<тур на начаJ!üíbх стадиях технологического процесса их создания позволит существенно повь сить процент выхода годнь|х издег|ий.

4|0

»

И PBCCTGW-ГИ8 "L, э Ме? <ДУ 3 ГИ МИ (ЗефЛВКСВМИ

С КООРДИНатаМИ Хi И Х(З hэ = ."< i - ХО, )»ырахсение для асчета T8cp8 | и (8 "-КОГО спектра поопускания г(:»едставляет собой отношение квадрата rJIGpyJ!ÿ амплитуды прошедш8ãG све|-а к квадра.fy амплитуды пада!ощего света. (< Гз м ил 8 K c H y гс 3 ь Г! л и т уд у и р 0 ш е д (| I е о света получают путем суммирования бесконечного числа вкладов, отвечающих многократному Отразкению светавзй ВОлны в слоистой структуре, При этом амплиту(),ные

КазффИЦИВНТЫ GTPB?I(8H!I!1 и П(ЗОП)JCKBHI4é

Bbf×I4CËßÞTCß nG ф<«|ЗМУЛВМ X|P8H8JI$1 ДЛ)! сред с погяощением; у-;етом комплекснага характера параметров фазового набега, )-(ачальнь|Й рг)счетный сп ктр Г!Оаг|ускаНИЯ ВЫЧИСЛЯВТСЯ 10 фО!ОМУЛЕ

Фс|рмула изобретения

i/lkIT8pô8p8HöèGHHûé способ определения показателя преломления и показателя поглощения, включающий направление на образ8ц, выполненный в виде плоскопараллельной пластины, светового потока, регистраци|О се интерференционного спектра и определение показателей преломленения и поглощения путем решения итерационным методом cN(:T8MbI уравнений, связывающих эти псказатели с параметрами расчетного и зарегистрированного интерференционных спектров,отл и чаю щий сятем, что, с целью расширения класса исследуемых плоскапараллельных пластин на пластины с меньшей толщиной при упрощении процесса измерения, направляют световой поток на исследуемую пластину под углом о., удовлетворяющим соотношению

1659792

6 < а < arcing и макс где пмвк — максимальное значение измеряемого показателя преломления, регистрируют интерференционный спектр пластины

s прошедшем или отраженном от нее спектре, измеряют отношение интенсивностей и разность координат последовательных рефлексов на полученной и расчетной интерферограммах, полученных комплексным

Фурье-преобразованием расчетного и зарегистрированного интерференционных спектров, а показатели преломления и

5 поглощения пластины определяют путем решения итерационным методом системы уравнений, связывающих эти показатели с отношением интенсивностей и разностью координат последовательных рефлексов на

10 интерферограммах.