DE3908155A1 - Vorrichtung und verfahren zur vermessung duenner dielektrischer schichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermessung sehr dünner dielektrischer Schichten auf einem Substratmaterial, insbesondere eine Vorrichtung, welche die durch den Einfluß der Dicke einer dünnen Schicht in Beziehung zum Brewsterwinkel des Substratmaterials hervorgerufene Verän­ derung in einem polarisierten Lichtstrahl mißt.

Meßvorrichtungen, die in der Lage sind, Schichtdicken von ungefähr 20 nm und größer zu vermessen, sind bekannt. Die Fa. Nanometrics Inc., Sunnyvale, Californien, USA, hat ein ent­ sprechendes Meßgerät, wie z.B. das automatische Schichtdicken­ (AFT)-Meßgerät NanoSpec, entwickelt, während verschiedene Her­ steller das bekannte "Ellipsometer" produzieren. Diese beiden Meßsysteme eignen sich zur Bestimmung von dickeren Schichten. Ellipsometer zur Bestimmung von sehr dünnen Schichten bis hin­ unter zu ca. 1 nm sind zwar ebenfalls bekannt, diese Ellipso­ meter sind jedoch sehr kostspielig, ihr Meßverfahren sehr zeitraubend und sie bedingen den Einsatz komplizierter mathe­ matischer Verfahren.

Die strikten Spezifizierungen der heutigen Elektronikindustrie erfordern Meßgeräte mit niedrigen Investitionskosten, welche imstande sind, schnell und exakt Schichtdicken bis hinunter zu ca. 2 nm zu bestimmen. Diese Spezifikationen konnten von den auf dem Markt befindlichen Geräten bisher nicht befriedigend erfüllt werden.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, schafft eine Meßvorrichtung, welche in der Lage ist, die Dicke von dünnen dielektrischen Schichten auf einem Substrat im Bereich zwischen ca. 1 und 150 nm zu bestimmen. Dies wird er­ findungsgemäß dadurch erreicht, daß ein horizontal polarisier­ ter Laserstrahl von der Substratoberfläche unter dem vorgegebe­ nen Brewsterwinkel des Substratmaterials reflektiert und eine Ausgangsleistungsmessung des reflektierten Strahls vorgenommen wird, um einen Meßwert zu ergeben, der Schichtdicke "Null" repräsentiert. Dieser Wert, der als Kompensationswert bezeich­ net werden soll, dient als einer von zwei Meßwerten, die zur Eichung der Meßvorrichtung herangezogen werden, wobei der zweite Eichwert aus dem von der Oberfläche einer dünnen Schicht, welche sich auf einem ähnlichen Substrat mit gleichem Brewsterwinkel befindet und eine bekannte Dicke aufweist, re­ flektierten Strahl abgeleitet wird. Nach erfolgter Eichung kann die Meßvorrichtung zum kontinuierlichen Vermessen dünner Schichten unbekannter Schichtdicke mit einer Genauigkeit von ca. 0,2 nm eingesetzt werden.

Zur Messung des von der Probenoberfläche reflektierten Licht­ strahls kann eine von den beiden folgenden Methoden herangezo­ gen werden: Die eine mißt den von der Oberfläche reflektierten Pseudo-Brewsterwinkel, welcher eine Funktion des wirklichen Brewsterwinkels des Substratmaterials sowie der Schichtdicke und des Brechungsindexes der aufliegenden dünnen Schicht ist. Die andere Methode mißt die Intensität des reflektierten Strahls; wobei diese zweite Methode in erster Linie deshalb bevorzugt ist, da die hierfür benötigte Meßvorrichtung einfa­ cher ist, weniger hohe Anforderungen an die Präzision stellt und keine kostspieligen beweglichen Bauteile erfordert.

Die Erfindung umfaßt zusätzliche Merkmale, wie z.B. eine Vor­ richtung zur Reduktion des auf den Strahldetektor fallenden Streulichts, eine Vorrichtung zur Kompensation einer eventuel­ len Ablenkung des reflektierten Strahls, welche Veränderungen in der Empfindlichkeit des Detektors verursachen könnten, sowie eine Vorrichtung zur Kompensierung der Leistungsschwan­ kungen des Laserstrahls.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den Ansprüchen ge­ kennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vermessung dünner dielektrischer Schichten;

Fig. 2A ein schematisches Diagramm, das den Einfalls- und Reflexionswinkel eines auf ein Substrat unter dem materialspezifischen Brewsterwinkel einfallenden pola­ risierten Lichtstrahls darstellt;

Fig. 2B ein schematisches Diagramm, in dem die verschiedenen Einfalls-, Brechungs- und Reflexionswinkel eines auf eine dünne Schicht auf einem Substrat einfallenden Lichtstrahls aufgeführt sind;

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm, aus dem eine mit einem Spalt versehene Abschirmung zur Verminderung des auf den Detektor einfallenden Streulichts sowie eine Linse zu ersehen ist, um abgelenkte Lichtstrahlen auf den Detektor zu bringen; und

Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm der Vorrichtung zur Kompensierung der Laserleistungsschwankungen.

In den Fig. 1, 2A und 2B ist das allgemeine Prinzip der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung verdeutlicht.

Diese beinhaltet ein System 20, das sowohl eine Vorrichtung als auch ein Verfahren zur Bestimmung einer unbekannten Schicht­ dicke 22 (auch als Dicke T bezeichnet) einer dünnen dielektri­ schen Schicht 24 auf einem Substrat bzw. einer Basis 26 umfaßt. Unter der dielektrischen Schicht 24 wird hier eine Schicht verstanden, die aus einem beliebigen Material, absorbierende Substanzen und Metalle ausgenommen, besteht.

Aus Fig. 1 geht hervor, daß das erfindungsgemäße Meßsystem eine erste Vorrichtung 28 umfaßt, die z.B. einen Laser 30 und einen Spiegel 32 beinhaltet, um einen linear polarisierten Laserstrahl 34 von konstanter Intensität unter einem festge­ legten Winkel A 1 auf die Oberfläche einer Sandwichstruktur 38, bestehend aus einer auf der Oberfläche eines Substrats bzw. einer Basis 26 haftenden dünnen Schicht 24, zu lenken. Der von der Oberfläche reflektierte Strahl 36 wird auf eine zwei­ te Vorrichtung 40 gelenkt, welche einen Detektor 42, z.B. eine PIN-Diode, enthält, der ein der Intensität des aufgefangenen Strahls 36 entsprechendes Ausgangssignal 44 erzeugt und die­ ses an einen Computer 46 weiterleitet.

Wenn der linear polarisierte Lichtstrahl 34 unter dem Brewster­ winkel A 1 nur von der Oberfläche des Substrats 26 a reflektiert wird, unterscheidet sich seine vom Detektor 42 bestimmte In­ tensität im reflektierten Strahl 36 von derjenigen des gleichen einfallenden Strahls 34, wenn dieser von einem mit einer transparenten Schicht 24 bedeckten Substrat 26 b reflektiert wird. Exakt diese Differenz wird gemessen, um die Dicke der dünnen Schicht zu bestimmen.

Um das Meßsystem zu eichen, wird der einfallende Strahl 34 (Fig. 2A) auf das Substrat 26 a unter dem materialspezifischen Brewsterwinkel A 1 gelenkt. Das Substrat 26 a wechselwirkt sodann optisch mit dem einfallenden Strahl 34 unter Erzeugung eines reflektierten Strahls 36 a. Die Intensität des reflektierten Strahls 36 a wird sodann bestimmt, wobei der erhaltene Meßwert als "Kompensationswert" bezeichnet werden kann, welcher die Ab­ wesenheit einer Schicht bzw. die Schichtdicke "Null" repräsen­ tiert und der zugleich die Punkte R=0, T=0 eines unten erläu­ terten Eichgraphen darstellt. Dieser Kompensationswert wird ab­ gespeichert und später von allen Meßwerten abgezogen, um eine genaue Bestimmung der Schichtdicke zu gewährleisten.

In Fortsetzung der Eichung wird der einfallende Strahl 34 (Fig. 2B) auf eine Sandwichstruktur 38, gebildet durch das Auf­ bringen einer dünnen Schicht 24 von bekannter festgelegter Dicke auf ein identisches Substrat 26 b, gelenkt. Die Sandwich­ struktur 38 wechselwirkt optisch mit dem einfallenden Strahl 34, so daß der Strahl 34 als Strahl 36 b mit einer Intensität reflektiert wird, welche sich von derjenigen des vom unbeleg­ ten Substrat reflektierten Strahls 36 a unterscheidet. Die von dieser Schicht mit bekannter Dicke gewonnenen Meßwerte der Strahlintensität erzeugen einen zweiten Punkt für den oben er­ wähnten Eichgraphen und werden dazu benutzt, alle folgenden Meßwerte von Schichten unbekannter Dicke mathematisch zu nor­ mieren.

Fig. 1 zeigt auch, daß das Meßsystem 20 weiterhin eine zweite Vorrichtung 40 umfaßt, beispielsweise einen Detektor 42, der z.B. ein PIN-Dioden-Detektor sein kann. Der Detektor 42 ist an einen Computer 46 angekoppelt, um aus dem detektierten Strahl 36 ein Signal 44 zu produzieren und dieses an den Com­ puter 46 weiterzuleiten, welcher die unbekannte Schichtdicke aus den früher abgespeicherten Meßdaten des unbelegten Sub­ strats, aus den Meßdaten der Schicht von bekannter Dicke und aus den nachfolgend zu diskutierenden Dünnschichtformeln be­ rechnet.

Unten werden weitere Beispiele für die Struktur und die Wir­ kungsweise besprochen, welche weiter bestimmte Wege verdeut­ lichen, wie die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung realisiert werden kann.

Die Fig. 1, 2A und 2B veranschaulichen die Arbeitsweise zur Be­ stimmung der unbekannten Schichtdicke 22 einer Schicht 24 mit­ tels a) der Strahlintensität und b) des Polarisationswinkels, auch Brewsterwinkel genannt.

Fig. 2A zeigt den Einfalls- und Reflexionswinkel von einer Oberfläche eines Substrats bzw. einer Basis 26 a.

Fig. 2B stellt eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 1 dar und zeigt die verschiedenen Einfalls-, Brechungs- und Reflexions­ winkel des auf die Basis 26 b und die Sandwichstruktur 38, die aus der Schicht 24 und der Basis 26 b aufgebaut ist, einfallen­ den Strahls 34. Wie in der Optik üblich, werden alle Winkel auf eine Normale der vom Lichtstrahl beaufschlagten Oberfläche be­ zogen.

Fig. 2A zeigt die Eichbasis 26 a bei der Wechselwirkung mit dem einfallenden Strahl 34. Der einfallende Strahl 34 durchläuft die Atmosphäre, die den Brechungsindex N (0)=1 aufweist, und trifft auf die Oberfläche einer Eichbasis 26 a unter einem Einfallswinkel A 1; diese Oberseite S 2 weist eine Reflexion R 0 auf. Die Basis 26 a besitzt einen Brechungsindex N (2), welche den einfallenden Strahl 34 veranlaßt, seine Richtung gemäß dem Brechungswinkel A 2 zu ändern. Der einfallende Strahl 34 wird weiterhin von der Oberseite S 2 unter einem Reflexionswinkel A 3 wenigstens teilweise als reflektierter Strahl 36 a zurückgewor­ fen und von einem Detektor 42 aufgefangen.

Fig. 2B stellt eine Sandwichstruktur 38 dar, welche aus einer auf der Basis 26 b aufgebrachten Schicht 24 besteht. Der ein­ fallende Strahl 34 durchläuft die Atmosphäre, N (0)=1, und trifft zuerst auf die Oberseite S 1 der Schicht 24 mit dem Reflexionsvermögen R 1 unter einem Einfallswinkel A 1, unter dem selben Winkel A 1 also wie bei der Basis 26 a im vorangehenden Abschnitt. Der Winkel A 1 wird konstant auf dem Brewsterwinkel des Materials der Basis 26 a gehalten; für z.B. ein Silicium­ substrat beträgt dieser Winkel 75,55°. Die Schicht 24 weist einen Brechungsindex N (1) auf, welcher die Ablenkung des Strahls unter einem Brechungswinkel A 4 verursacht. Von der Oberseite S 2 der Basis 26 b wird zumindest teilweise ein Strahl unter einem Reflexionswinkel A 7 als reflektierter Strahl 36 b zurückgeworfen, welcher vom Detektor 42 aufgefangen wird.

Der Detektor 42 nimmt den reflektierten Strahl 36 b wahr, erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal und leitet dieses Signal an den Computer 46 weiter zur anschließenden Analyse, gegebe­ nenfalls unter Anwendung folgender Formeln:

R = [R 1² + R 2² + 2 (R 1 R 2 cos X)]/[1 + (R 1² × R 2²) + 2 (R 1 R 2 cos X)], (1)

worin
R = Reflexionsvermögen bzw. reflektierte Energie;
R 1 = tan (A 1-A 4)/tan(A 1 + A 4) = Reflexionsvermögen der Oberfläche S 1;
R 2 = tan (A 4-A 6)/tan (A 4 + A 6) = Reflexionsvermögen der Oberfläche S 2;
X = 2 × 360° × N 1 × T × cos A 4/632,8;
T = Dünnschichtdicke in nm,
(Der Wert 632,8 steht für die Wellenlänge [in nm] des Lasers der bevorzugten Ausführungsform).

Das Brewster-Gesetz besagt, daß Licht dann von einer reflektie­ renden Oberfläche die maximale Polarisation erfährt, wenn das Licht auf die Oberfläche unter einem Winkel (d.h. unter dem Brewsterwinkel bzw. dem Polarisationswinkel) einfällt, dessen Tangens dem Brechungsindex der Oberfläche entspricht. Mathema­ tisch ausgedrückt ist der Brewsterwinkel derjenige Winkel A(B), der folgender Gleichung (2) gehorcht:

tan A(B) = sin Y/sin Z, (2)

worin
Y = Einfallswinkel des ein Material mit dem Brechungsindex N(Y) durchlaufenden Lichts und
Z = Einfallswinkel des ein Material mit dem Brechungsindex N(Z) durchlaufenden Lichts.
N = sin Y/sin Z; (3)

worin
N = relativer Brechungsindex.

In der Elektronikindustrie werden dünne Schichten im allgemei­ nen auf einem dünnen Wafer bzw. einer Basis 26 aus Silicium ab­ geschieden. Unter Anwendung des Brewsterschen Gesetzes auf Silicium erhält man aus

tan A(B)=4 den Winkel A(B)≈75°.

In Gleichung (1) existiert die spezielle Situation, in der die Winkel A 1 und A 2 sich zueinander so verhalten, daß (A 1+A 2) = 90°, wenn Licht unter dem Brewsterwinkel bezüglich der Ober­ fläche S 2 auf die mit einer Schicht 24 belegte Basis 26 b trifft. R 2 ist stets gleich R 1, aber wenn die Schicht 24 fehlt, und die Basis 26 b alleine vermessen wird, dann gilt R=0, (T=0 und cos X=1).

Der Computer 46 dient dazu, den Wert der Strahlintensität der unbelegten Basis 26 a abzuspeichern und diesen Kompensations­ wert von allen nachfolgenden Meßwerten zu subtrahieren. Weiter­ hin berechnet er den Reflexionsgrad R der Schicht von bekannter Dicke T mittels der oben angeführten Gleichungen und bestimmt sodann in allen nachfolgenden Schichtvermessungen die unbe­ kannten Werte der Schichtdicke T.

Falls gewünscht kann ein Eichgraph entwickelt werden, in wel­ chem die Meßwerte R gegen T aufgetragen sind. Solch ein Eich­ graph zeigt, daß die Beziehung zwischen R und T bei einer Schichtdicke von ca. 1 bis ca. 140 nm im wesentlichen linear ist, was darauf hinweist, daß das Meßsystem innerhalb dieses Bereichs eine hohe Genauigkeit aufweist.

Fig. 3 zeigt eine zusätzliche Vorrichtung zur Stabilisierung von Empfindlichkeitsschwankungen im Detektor 42. In Fig. 3 ist eine dritte Vorrichtung 60 dargestellt, welche einen Spalt 62 im Zusammenwirken mit einer asphärischen plankonvexen Linse 64 zur Reduktion des auf den Detektor 42 fallenden Streulichts und zur Fokussierung eines möglicherweise seitlich abgelenkten Strahls 68 a auf die empfindliche Oberfläche 66 des Detektors 42 umfaßt. Solch eine Stabilisierung ist nützlich, da der einfal­ lende Strahl 34 nicht selten als beispielsweise unerwünscht seitlich abgelenkter Strahl 68 a reflektiert wird, wobei diese seitliche Ablenkung durch Unregelmäßigkeiten in der Höhe der Oberfläche der Schicht 24 hervorgerufen wird.

Festhaltevorrichtungen, wie z.B. ein Vakuumspannrahmen 70, werden in großem Umfange bei der Produktion von Halbleiterwa­ fern, wie er durch die Sandwichstruktur 38 typisiert wird, eingesetzt. Der Vakuumspannrahmen 70 weist eine Oberfläche 72 auf, welche von einem Kanalsystem 74 durchzogen ist, welches über eine Rohrleitung 76 an eine Vakuumpumpe 78 angeschlossen ist. Während des Meßvorgangs wird die Sandwichstruktur 38 auf die Oberfläche 72 verbracht, und sodann die Vakuumpumpe 78 in Betrieb gesetzt, um ein Vakuum zu erzeugen, welches die Sand­ wichstruktur 38 gleichmäßig eben an die Oberfläche 72 ansaugt. Allerdings kann der Fall eintreten, daß die Sandwichstruktur 38 nicht ebenmäßig angesaugt bzw. unregelmäßig gehalten wird bzw. auf einer Schicht aufliegt, welche diese etwas über die Ober­ fläche 72 hinaus anhebt. Jegliche Veränderung in der Höhe der Oberseite der aufgebrachten Schicht 24 bewirkt einen seitlich abgelenkten reflektierten Strahl 68 a, wobei solch ein abgelenk­ ter Strahl 68 a in das Zentrum des Detektors 42 mittels der Linse 64 geleitet wird.

In Fig. 4 ist eine Einrichtung zur Kompensation der Leistungs­ schwankungen im Ausgangsstrahl des Lasers 30 aufgezeigt.

Die Einrichtung gemäß Fig. 4 umfaßt eine vierte Vorrichtung 90, die einen Strahlteiler 93 enthält, welcher derart ausgerich­ tet ist, daß er in einer ersten Richtung 94 einen großen Anteil 96 (ca. 90%) der Lasergesamtausgangsleistung 91 auf die Sand­ wichstruktur 38 durchläßt, während er in einer zweiten Rich­ tung 98 einen kleinen Anteil 100 (ca. 10%) der Lasergesamt­ ausgangsleistung 91 passieren läßt.

Die vierte Vorrichtung 90 enthält weiterhin einen Referenzde­ tektor 102, welcher derart ausgerichtet ist, daß er den Klein­ leistungsanteil 100 empfängt und daraus ein erstes Signal 104 ableitet, welches den Kleinleistungsanteil 100 repräsentiert.

Die vierte Vorrichtung 90 umfaßt überdies einen Signalkompara­ tor und -teiler 106, der das erste Signal 104 aus dem Referenz­ detektor 102 sowie ein zweites Signal 108 aufnimmt, welches den Großleistungsanteil 96 aus dem Detektor 42 verkörpert. Die Schaltung 106 wirkt demgemäß als Signalteiler, um das erste Signal 104 und das zweite Signal zu vergleichen, und sie er­ zeugt als Reaktion hierauf ein stabilisiertes Ausgangssignal 110 des Gesamtsignals, welches an den Computer 46 weitergelei­ tet wird. Demgemäß formen der Strahlteiler 93, der Referenzde­ tektor 102, der Signaldetektor 42 und der Signalteiler 106 zu­ sammengenommen einen Regelkreis.

Mittels des vorangehend geschilderten Regelkreises wird vor­ teilhafterweise erreicht, daß die Schwankungen in der Brutto­ laserausgangsleistung, welche ungeregelt zwischen 5% und 6% betragen, auf Schwankungen von nur ca. 0,5% reduziert erschei­ nen.

Claims (10)

1. Vorrichtung (20) zur Bestimmung der Dicke (T) einer dünnen dielektrischen Schicht (24) auf der Oberfläche einer Basis (26), wobei diese Basis (26) einen materialspezifischen Brewsterwinkel (A 1) bei einer bekannten Wellenlänge eines einfallenden Lichtstrahls (34) aufweist, gekennzeichnet durch,

• - eine erste Vorrichtung (28) zur Ablenkung eines Strahls (34) linear polarisierten, monochromatischen Lichts bekannter Wellenlänge unter einem für das Material der Basis (26) spezifischen Brewsterwinkel (A 1) auf:
• - die Oberfläche des Basismaterials mit dem spezifi­ schen Brewsterwinkel, wobei ein von der Oberfläche der Basis (26) reflektierter Strahl (36) mit einer ersten Intensitätsamplitude detektiert wird, welche einen Kompensationswert für die Vorrichtung (20) darstellt;
• - eine Sandwichstruktur (38), gebildet aus der dünnen Schicht (24) auf der Oberfläche des Basismaterials (26) mit identischem spezifischen Brewsterwinkel (A 1) und der Basis (26), wobei der einfallende Strahl (34) von der Sandwichstruktur (38) als Strahl (36) mit einer zweiten detektierten Intensitätsamplitude reflektiert wird; und
• - eine zweite Vorrichtung (40), welche auf die Differenz zwischen der ersten und zweiten detektierten Intensitäts­ amplitude zur Bestimmung der Dicke (T) der dünnen Schicht (24) anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der linear polarisierte, monochromatische Lichtstrahl (34) mittels eines Lasers (30) erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung (40) einen Detektor (42) und einen Computer (46) umfaßt, wobei der Computer (46) auf das Ausgangssignal (44) des Detektors (42) anspricht, um die zweite detektierte Intensitätsamplitudenmessung einer dünnen Schicht bekannter Dicke mit der zweiten detek­ tierten Intensitätsamplitudenmessung der Schicht (24) mit unbekannter Dicke zur Bestimmung der unbekannten Schichtdicke (T) zu vergleichen.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Vorrichtung (60) zur Stabilisierung wenig­ stens einer Schwankung in der Empfindlichkeit des Detektors (42) der zweiten Vorrichtung (40) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Vorrichtung (60) eine Linse (64) im Strah­ lengang des reflektierten Strahls (68) auf dem Weg zum Detektor (42) enthält, wobei die Linse (64) derart einge­ stellt ist, daß sie seitlich abgelenkte reflektierte Stah­ len (68 a) auffängt und diese auf den Detektor (42) fokus­ siert.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Vorrichtung (90) zur Kompensierung der Schwankungen in der Ausgangsleistung (91) des monochro­ matischen Lichtstrahls (34) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Vorrichtung (90) folgende Elemente umfaßt:

• - einen Strahlteiler (93), um einen Großleistungsanteil (96) der Lasergesamtausgangsleistung (91) auf eine Ober­ fläche zu lenken, von wo dieser reflektiert und detek­ tiert wird, und um einen Kleinleistungsanteil (100) der Lasergesamtausgangsleistung (91) in eine zweite Richtung (98) zu leiten;
• - einen Referenzdetektor (102), der derart ausgerichtet ist, daß er den Kleinleistungsanteil (100) empfängt und ein diesem Kleinleistungsanteil (100) entsprechendes erstes Signal (104) erzeugt; und
• - einen Signaldetektor (106), der derart ausgerichtet ist, daß er das erste Signal (104) und ein von der zweiten Vorrichtung (40) erzeugtes zweites Signal (108), welches für den Großleistungssignalanteil (96) repräsentativ ist, auffängt; wobei der Signaldetektor (106) derart ein­ gerichtet ist, daß er das erste (104) und das zweite Signal (108) vergleicht und als Resultat hiervon ein für die Gesamtleistung repräsentatives stabilisiertes Ausgangssignal (110) erzeugt, welches an den Computer (46) weitergeleitet wird; und wobei der Strahlteiler (93), der Referenzdetektor (102) und der Signaldetektor (106) zusammengenommen einen Regelkreis bilden.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet durch

• - die Vorrichtung (28) zur Ablenkung des einfallenden Strahls (34) linear polarisierten monochromatischen Lichts von bekannter Wellenlänge auf die Oberfläche der dünnen Schicht (24) unter dem bekannten Brewsterwinkel (A 1);
• - den Detektor (42) zur Intensitätsmessung des von der Oberfläche der dünnen Schicht (24) reflektierten Strahls (36); und
• - den an den Detektor (42) angeschlossenen Computer (46) zum Bestimmen der Dicke (T) der dünnen Schicht (24) aus Intensitätsmessungen, wobei im Computer (46) die Wellenlänge des einfallenden Strahls (34), der Brechungs­ index der dünnen Schicht (24), der Brewsterwinkel (A 1) sowie aus vorangegangenen Messungen an Schichten bekannt­ ter Dicke auf dem gleichen Substrat (26) mittels des gleichen einfallenden Strahls (34) bestimmte Kompensa­ tions- und Eichwerte abgespeichert sind.

9. Verfahren zur Bestimmung einer unbekannten Dicke (T) einer dünnen dielektrischen Schicht (24) auf der Oberfläche eines Substrats (26), gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Ablenken eines Strahls linear polarisierten Laserlichts (34) auf die Oberfläche eines unbelegten Substratmate­ rials (26 a) unter einem im wesentlichen dem Brewsterwin­ kel (A 1) des Substratmaterials (26 a) entsprechenden Einfallswinkel und Intensitätsmessung des von der Ober­ fläche reflektierten Lichtstrahls (36 a), um einen ersten Eichwert einer Schicht der Dicke "Null" zu erhalten, welcher einen Kompensationswert für die Meßvorrichtung (20) darstellt;
• - Ablenken des Strahls (34) auf die Oberfläche des iden­ tischen, mit einer dünnen Schicht bekannter Dicke beleg­ ten Substratmaterials (26) unter dem gleichen Brewster­ winkel (A 1) und Intensitätsmessung des reflektierten Strahls (36 b), um einen zweiten Eichwert zu erhalten, welcher eine Schicht bekannter Dicke repräsentiert und für die Meßvorrichtung (20) eine Normierung dar­ stellt; und
• - Ablenken des Lichtstrahls (34) auf die Oberfläche des identischen, mit einer dünnen Schicht (24) unbekannter Dicke belegten Substratmaterials (26) unter dem gleichen Brewsterwinkel (A 1) und Intensitätsmessung des reflek­ tierten Strahls (36), um einen für die unbekannte Dicke (T) repräsentativen Meßwert zu erhalten, wobei die un­ bekannte Dicke (T) bestimmbar ist aus der bekannten Wellenlänge des einfallenden Lichts (34), aus dem Brechungsindex des Substrats (26) und des Materials der dünnen Schicht (24), aus dem Brewsterwinkel (A 1) sowie aus den mittels des ersten und zweiten Eichwerts korrigierten Intensitätsmeßwerten des reflektierten Lichts (36).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Stabilisierung der Intensität des detektierten reflektierten Lichtstrahls (36) durch folgende Verfahrens­ schritte vorsieht:

• - Abzweigen eines Teils des Laserstrahls (34) mittels eines Strahlteilers (93);
• - Detektion des abgezweigten Laserstrahlteils (100) und Erzeugen eines entsprechenden ersten Signals (104) pro­ portional zu seiner Intensität;
• - Detektion des von der Probenoberfläche reflektierten Strahls (36) und Erzeugen eines zweiten Signals (108) proportional zu seiner Intensität; und
• - Stabilisierung der Amplitude des zweiten Signals (108) mittels Division desselben durch ein Regelsignal, welches proportional zu den im ersten Signal (104) enthaltenen Abweichungen ist.