SU1107033A1 - Способ определени комплексного показател преломлени пленочных структур на подложке - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОШЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР НА ПОДЛОЖКЕ, включающий измерение интенсивностей падающего J , прошедшего , отраженного со стороны пленочных структур 2 и о стороны подложки ;jp света при нормальном падении и определение параметров подложки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений дл  отдельных слоев многослойных ( N/ -слойных) структур на неизвестной подложке, указанные измерени  провод т дл  образца, содержащего N слоев, и дл  (V-1 образцов сравнени  без исследуемого сло , содержащих соответственно 1, 2, ..., N-1 слоев при сохранении пор дка расположени  всех остальных слоев, параметры подложки определ ют по результатам дополнительного измерени  интенсивности падающего J0, прошедшего JP и отраженного j света при нормальном падении, действительную часть комплексного показател  преломлени  отдельных слоев определ ют из соотношений ,1 2 fp4l-Z KpnR-z P R3)-Z(R-R3), lpVz)-p(R-гP Ч z2iR-«з) -. дл  прозрачных слоев и p().p(R-z2p%)-z2() P(.z2(R-Rj , дл  поглощающих слоев. ( где Z: Зо (,) дл  прозрачных слоев, ) 8 2 О

Description

где ct, d - толщина пленки и подложки соответственноi 1 2 натуральньй показатель поглощени  пленки и

подложки соответственно- ,

- длина волны излучени  .

Изобретение относитс  к технике измерени  абсолютных значений показателей преломпени  пленочных структур и может быть использовано в оптической промышленности, микроэлектронике , интегральной оптике, оптоэлектронике , голографии и других област х техники дл  бесконтактного контрол  физических свойств пленочных структур на неизвестной подложке .

Известен способ определени  показател  преломлени  и толщины прозрачной пленки путем нанесени  ее на подложку и измерени  параметров отраженного эллиптически пол ризованного света фиксированной длины волны при фиксированном угле падени , в котором с целью повышени  точности свободную поверхность пленки вначале помещают в среду, оптически менее плотную, а затем в среду оптически более плотную и при этом производ т измерение разности фаз между перпендикул рно и параллельно пол ризованными компонентами отраженного от пленки света l

Недостатком этого способа  вл етс  то, что он не обеспечивает неразрушающего метода контрол  химически активных пленок, применим только к прозрачным пленкам, может быть использован в спектральной области , ограниченной пропусканием пол ризукщих устройств.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ определени  действительной п и мнимой пЗ частей комплексного показател  преломпени  тонких поглощающих пленок на прозрачной и слабопоглощающей подложке , включающий измерение интенсивностей падающего J, прошедшего Jjjj и отраженного со стороны пленки J и со стороны подложки j света при нормальньк углах падени 

и определение параметров подложки. Параметры подложки (показатель преломлени , толщина, и натуральный показатель поглощени ) определ ют

другим независимым способом С2.

Недостатком известного способа  вл етс  его ограниченность, Этот способ не может быть применен к многослойным структурам, а также

к однослойным покрыти м из пленок, нанесенных На поглощающую подложку. С помощью этого способа невозможно получить дисперсные кривые действительной п и мнимой пЖ частей комплексного показател  преломлени  в щироком спектральном интервале дл  пленок, полученных в процессе технологического режима на подложках с неизвестными оптическими характеристиками . Кроме того, известный способ не может быть применен дл  определени  оптических характеристик отдельного сло  из многослойной структуры пленокJ нанесенных на

неизвестную подложку.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений отдельных слоев из -мновоспойных (N-слойных) структур на неизвестной подложке

и расщирение спектральной области исследований.

Цель достигаетс  тем, что согласно способу, включак« ,ему измерение интенсивностей падагадего JQ прошедшего Jet, отраженного со стороны пленочных Структур Jj и со стороны подложки JP света при нормальном падении и определении параметров подложки , измер ют интенсивность падакщего JQ, прошедшего Jp и отраженного со стороны пленочных .структур и со стороны подложки света при нормальном падении дл  образца, содержащего N слоев и дл  N-1 образцов сравнени  без исследуемого сло , содержащих соответственно 1, 2,

N-1

слоев при сохранении пор дка распо3 ложеш   всех остальных слоев, пара метры цодложки определ ют по резул татам измерени  падающего Jg, прошедшего Jp и отраженного j света дл  подложки при нормальном падени действительную часть комплексного показател  преломлени  отдельных слоев определ ют из соотношений pHl-z)pHR-z P 3)-Z(R-R3 p2(,.,).p2(,.,2p2f),, дл  прозрачных слоев и p(t-z).p(R-z P Rj-z2(R-R3r ) дл  поглощающих слоев Л. (1-R,1 1, (, дл  прозрачных слоев. (l-Rl-R2(l-z)R, дл  поглощаклцих слоев, TirVO где Т - коэффициент пропускани  подложки-, Р - прозрачность подложки, Z - прозрачность пленки; R - коэффициент отражени  от о разца со пленки R - Коэффициент отражени  от о разца со стороны подложки; R-- коэффициент отражени  от п верхности подложки, а мнимую часть показател  преломле ни  определ ют по формуле n.-Mli, -тг где d, - толщина пленкиv d. - натуральный показатель пог лощени  пленки. Дл  образца, представл ющего собой систему пленка - подложка, интенсивности прошедшего J через образец , отраженного со стороны пленки J и со стороны подложки j света определ ют по формулам -2d.a. -2ot,d, d o(-M(-«2)() И 3 - о i-о (i) с( I ( 1 о j4/2/3 хе 2 2 1Ч«.о(-Кз) «. . -2оС,с -2oLcI, . (3) где R, R и R - коэффициент отражени  от Гранин воздух-пленка пленка-подложка и подложка - воздух соответственно. Если пренебречь произведением коэффициентов отражени  R Кц по сравнению с R и R, то дл  коэффициентов отражени  R и R получим следующие соотношени : P(R-R/P I-Z -RJ Р(-. . ) P2() где R и R - экспериментально определ емые коэффициентыотражени  от образца со стороны пленки к со -о( i3 стороны подло Ски, L е V Р ехр - прозрачность пленки и подложки соответственно. Совместное решение уравнени  (4) с формулами Френел  дл  прозрачных сред г, /п-1 2 D - /П-1 и дл  поглощающих сред In.-O. риводит к уравнению-дл  определени  действительной части комплексного показатеп  преломлени  прозрачг ных пленок PHl-zl P R-Z P fg bz CR-Rj p(l-Z)-p(R-r2p2Rj.2(,| 1-Й (В) а в случае поглощающих пленок к уравнению P(t-2)tp(,)-z( p2(,.).p2(R-zZp2 |,2(RLRj tp V (9;

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР· НА ПОДЛОЖКЕ, включающий измерение интенсивностей падающего Э_о, прошедшего , от^л раженного со стороны пленочных структур Э₂ и со стороны подложки

   Эр света при нормальном падении и определение параметров подложки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений для отдельных слоев многослойных ( N -слойных) структур на неизвестной подложке, указанные измерения проводят для образца, содержащего N слоев, и для IV-1 образцов сравнения без исследуемого слоя,’ содержащих соответственно 1, 2, ..., N-1 слоев при сохранении порядка расположения всех остальных слоев, параметры подложки определяют по результатам дополнительного измерения интенсивности падающего Э_о, прошедшего Эр и отраженного j света при нормальном падении, действительную часть комплексного показателя преломления отдельных слоев определяют из соотношений ti²-2 η 1

   41=0 для n²-Zn где прозрачных слоев и ' Р² (l-Z⁴) i P²(R-Z²P²R3)-Z²(R - R3)' _k p²(i-z⁴)+ p²(^r-z²p²r3)+z²(r’-r3) 41=0 поглощающих слоев,

   ГМ (1^R+R ₃) для прозрачных слоев, \ ГМ ’» (1-R|-R₂(i-z²)*R₃z²P² для поглощающих слоев, ФМ² . - <5 [(т²* 1 )-sJ]² ' ’ f‘T² коэффициент пропускания подложки ·, прозрачность подложки; прозрачность пленки;

   - коэффициент отражения, от образца со стороны пленки;

   - коэффициент отражения от образца со стороны подложки;

   - коэффициент отражения от поверхности подложки, часть показателя преломт ^JP где Т S pre ²

   I Эо

   -I¹' о' Э а мнимую ленив определяют по формуле .4 Л о?.

   SU „„1107033 >

   где сЦ, d₂ - толщина пленки и подложки соответственно;

   оЦ , с^2 ~ натуральный показатель поглощения пленки и подложки соответственно;

   Л - длина волны излучения .