Способ определения показателя преломления прозрачных слоев на прозрачных подложках

 

Изобретение относится к области исследования и анализа физических свойств тонких пленок путем измерения показателя преломления оптически прозрачных слоев, используемых в оптике и радиоэлектронике при получении диэлектрических и полупроводниковых покрытий. Целью изобретения является повышение точности измерений. Измеряемый образец помещают на столик интерферометра так, чтобы поверхность пленки и подложки были нормальны к зондирующим лучам. Один луч проходит сквозь исследуемую пленку и подложку, другой - через подложку без пленки. Оба указанных луча сводятся и интерферометр настраивается на бесконечную широкую полосу. Интенсивность излучения регистрируют фотоприемником, связанным с одним из каналов двухкоординатного самописца. Второй канал самописца регистрирует угол поворота образца. Затем с помощью поворотного устройства разворачивают исследуемую пленку с подложкой. В процессе поворота пленки регистрируют одновременно и угол поворота, и изменение порядков интерференционной картины, по которым рассчитывают показатель преломления прозрачных слоев на прозрачных подложках, а также их толщину. 2 ил. С/1 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 21/45

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4476644/25 (22) 11.07.88 (46) 23.11.91. Бюл. ¹ 43 (75) В.Н.Ржевский, Н.Г.Рупчев и С.Я.Бендерский (53) 534,024(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 739383, кл. G 01 N 21/45, 1980.

Гапоненко И.Е. и Андреев Ю.С. Регистрирующие среды для изобразительной голографии и киноголографии. — Л.: Наука, 1979, с. 90-96. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ СЛОЕВ

HA ПРОЗРАЧНЫХ ПОДЛОЖКАХ (57) Изобретение относится к области исследования и анализа физических свойств тонких пленок путем измерения показателя преломления оптически прозрачных слоев, используемых в оптике и радиоэлектронике при получении диэлектрических и полупроводниковых покрытий. Целью изобретения

Изобретение относится к исследованию и анализу физических свойств тонких пленок путем измерения показателя преломления оптически прозрачных слоев, используемых в оптике и радиоэлектронике при получении диэлектрических и полупроводниковых покрытий.

Целью изобретения является повышение точности измерений, На фиг.1 изображен двухлучевой микроинтерферометр для реализации способа; на фиг,2 — зависимость интенсивности полосы. Ж 1693483 А1 является повышение точности измерений.

Измеряемый образец помещают на столик интерферометра так, чтобы поверхность пленки и подложки были нормальны к зондирующим лучам. Один луч проходит сквозь исследуемую пленку и подложку, другой— через подложку беэ пленки. Оба укаэанных луча сводятся и интерферометр настраивается на бесконечную широкую полосу. ИнтенСивность излучения регистрируют фотоприемником, связанным с одним из каналов двухкоординатного самописца. Второй канал самописца регистрирует угол поворота образца. Затем с помощью поворотного устройства разворачивают исследуемую пленку с подложкои. В процессе поворота пленки регистрируют одновременно и угол поворота, и изменение порядков интерференционной картины, по которым рассчитывают показатель преломления прозрачных слоев на прозрачных подложках, а также их тол.цину. 2 ил. бесконечной ширины интерференционной картины от угла поворота подложки со слоем.

Микроинтерферометр содержит лазер

1, коллиматор 2 для уменьшения поперечного сечения лазерного излучения, пластины 3 и 4 с заданными коэффициентами отражения на каждой из поверхностей, юстировочные устройства 5, посаженные на оси 6, связанные между соббй тягами 7, закрепленными на юстировочных устройствах 1693483

10 штифтами 8, и оптическое приемное устройство 9.

Способ осуществляется следующим образом.

На подложке cис:следуемой пленкой производят частичное удаление пленки.

При этом в процессе поворота пластинки зондирующее излучение не должно выходить эа пределы области, освобожденной от пленки. Простейшей конфигурацией является полоса, ширина которой превышает поперечные размеры зондирующего пучка интерфе рометра, Поперечные размеры зондирующего излучения определяют параметрами коллиматора 2. При этом минимальное расстояние между областями, для которых производится измерение показателя преломления пленки, ограничено поперечным сечением пучков. Максимальное расстояние между указанными областями ограничивается толщиной пластин 3 и 4 интерферометра.

В зависимости оттого, на каком расстоянии от сделанной прорези следует определять показатель преломления пленки, разворачивают пластины 3 и 4 интерферометра с юстировочными устройствами 5, посаженными на оси 6, и в этом положении фиксируют пластины интерферометра, Юстировочными устройствами 5 настраивают интерферометр на полосу беско нечной ширины. На столик отьюстированного интерферометра помещают исследуемый образец. Образец помещается так, чтобы поверхность пленки и подложки были нормальны к зондирующему излучению, Один пучок проходит сквозь исследуемую пленку и подложку, другой— чер-.з подложку bes пленки, Линия г.рорези перпендикулярна оси вращения пластинки, а сама ось вращения лежит в плоскости зондирукгщих пучков.

Отьюстированное на бесконечную полосу излучение интерферометра попадает на оптическое приемное устройство 9, электрический сигнал которого подается на один из входов двухкоординатного самописца, Второй вход самописца соединен с потенциометром, напряжение на котором пропорционально углу поворота образца.

Включение двигателя разворота пластинки приводит к одновременному изменению напряжения на выходе оптического приемного устройства и нап1зяжения на потенциометре, отсчитывающем угол поворота, 25

Далее по сделанной записи определяют углы а1 и и, соответствующие 1-й и к-й смене порядка интерференции, и по формуле

1 !Л

1л 2 л со$ аа

n — 1 —, 1 — cos a ——

h где,— длина волны излучения, определяют показатель и, если толщина h слоя неизвестна, то ее определяют по формуле

k 1 — * а1 + 2 kk

Е 2R(И: i) + 1 — (— — 1 jk cos а (1 — cos а ) — i cos а (1 — cos а )) 2 2.

Если известна длина волны зондирующего излучения, толщина слоя, число смены порядков интерференции и угол поворота пластинки для этого числа смены порядков, то указатель преломления может быть найден сразу, Если известны два угла для двух смен порядок, то можно найти, используя вторую формулу, толщину слоя, а затем и его показатель преломления. Поскольку в про.цессе проведения измерений непрерывно регистрируется и изменение интенсивности, характеризующее изменение порядка, и соответствующий ему угол поворота, то полученный результат и и h может быть проконтролирован для большего числа углов.

При этом не обязательно разворачивать пластинкудо полной смены порядка, достаточно знать величину изменения порядка и соответствующие ей начальный и конечный углы поворота, что расширяет возможность диапазона измерений, как показатель преломления, так и толщины пленки.

В способе измерения толщины и показателя преломления плоскопараллельных слоев информацию об искомых величинах получают в проходящем свете. Для его реализации не нужны эталонные образцы и различные модулирующие системы.

Возможность регулируемого поворота делительных пластин на одинаковый угол поворота к изменению расстояния между пучками, получающимися после первой пластины. Это позволяет задавать требуемое расстояние между полученными пучками, а регулируемый поворот второй пластины позволяет свести их в один рабочий пучок.

Задание требуемого расстояния между пучками возможно.без изменения толщины делительных пластин, это приводит к сокращению времени при проведении измерений, поскольку зондирование двух точек объекта, отстоящих на требуемом расстоя1693483

I л

cos а +—

-" ——

" 1 — cosN ——

h где А — длина волны излучения; h — толщина слоя на подложке.

Составитель С.Голубев

Техред M.Ìoðãåíòýë Корректор МюКучерявая

Редактор M.ßíêoaè÷

Заказ 4073 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 нии, позволяет непосредственно получать измеряемую относительную величину и отпадает необходимость проведения пересчета. 5

Формула изобретения

Способ определения показателя преломления прозрачных слоев на прозрачных подложках, включающий формирование пучка излучения, деление его на два пучка в 10 интерферометре, зандирование одним из пучков прозрачного слоя на подложке, сведение пучков с образованием интерференционной картины, регистрацию параметров интерференционной картины при повороте 15 подложки со слоем и величины угла поворота, по которым определяют показатель преломления слоя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности иамерений, деление пучка осуществляется в ин- 20 терферометре, настроенном на полосу бесконечной ширины, при зондировании прозрачного слоя на подложке другим пучком зондируют подложку без слоя, причем перед регистрацией параметров интерференционной картины, зондирующие пучки сужают до получения равномерной освещенности в полосе бесконечной ширины, при регистрации измеряют интенсивность полосы бесконечной ширины интерференционной картины, по которой определяют по крайней мере один угол поворота Q, соответствующий 1-й смене порядка интерференции, а показатель преломления и рассчитывают по формуле