SU1226042A1

SU1226042A1 - Способ измерени толщины пленок на подложках

Info

Publication number: SU1226042A1
Application number: SU843781192A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Станиславович Лонский; Лариса Васильевна Волкова; Ирина Александровна Михалычева
Original assignee: Предприятие П/Я В-2892
Priority date: 1984-08-18
Filing date: 1984-08-18
Publication date: 1986-04-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности, к измерению толщины пленок на подложках. Цель изобретени - измерение толщины пленок из непрозрачного материала путем использовани зллипсометричес- кого метода контрол . Сформированную из структуры пленка - подложка тестовую чейку в виде трех участков, последовательно расположенных на поверхности подложки, один из которых представл ет подложку с пленкой, другой - чистую подложку, третий - периодически чередующиес в плоскости подложки элементы подложки с пленкой с заданными размерами каждого участка вдоль плоскости падени из- лучени и перпендикул рно ей и одним размером чередующихс элемент ов не больше дес тков микрон, освещают последовательно монохроматическим излучением , измер ют эллипсометрические параметры излучени , отраженного от каждого участка, и определ ют толщину пленки. 2 ил. (Л ю tc ОГ) о 4 ю

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл измерени толщины непрозрачных пленок на подложках из другого материала в различных отрасл х промьшшенности, в том числе широкое применение способ может найти в микроэлектронике.

Цель изобретени - измерение толщины пленок из непрозрачного материала путем использовани эллипсометри- ческого метода контрол .

На фиг.1 изображена тестова структура; на фиг.2 - то же, попереч- ньш разрез.

Способ осуществл етс следующим образом.

Формируют из системы пленка - подложка , тестовую чейку в виде последовательно расположенных на поверхности подложки участка из исходной подложки с пленкой, участка из подложки и участка из. периодически чередующихс в плоскости подложки элементов подложки и нанесенными на нее элементами пленки. Размеры каждого из участков А, В и С вдоль плоскости падени излучени (X) и перпендикул рно ей (У) должны быть больше диаметра пучка излучени , чтобы удовлетвор ть условию X D/cos4 и , где D - диаметр используемого при измерени х пучка излучени ; Ч- угол падени излучени на плоскость тестовой чейки , что означает, что пучок излучени не должен выходить за пределы измер емого в данный момент участка тестовой чейки. Структура элементов участка А должна быть такой, чтобы хот бы один размер элементов этого участка не бьш больше дес тков микрон , от. е. удовлетвор л условию

- COS4,

где &- угол (в радианах)

расходимости используемого пучка излучени ; . L - рассто ние от исследуемого участка до точки регистрации отраженного излучени в используемом приборе (эллипсометре) . Это условие способствует уверенному нахождению минимума отраженного от участка А света при нахождении эллипсометрических параметров за счет перемешивани излучени , отраженного от разных элементов участка А (йри невыполнении этого услови свет, отраженный от элементов подложки и элементов пленки на подложке , не может быть погашен одновременно). Освещают каждый из участков пучком мо

нохроматического света, измер ют эл- липсометрические параметры отраженного от этих участков света и по результатам измерений вычисл ют толщину пленки. Эллйпсометрические параметры й и Н , характеризующие изменение пол ризационных характеристик излучени , отраженного в нулевом пор дке дифрак-- ции от тестовой чейки в виде чередующихс участков, составленных из двух различных материалов (участки В подложки и участки С поглощающей пленки на подложке),, можно предста- вить в виде

tgX f

Д„

1Р

.

1г .р

г + 1S S,

,(1)

23

где , г.,5 и , г„ - амплитудные коэффициенты отражени Френел дл р- и S-компонент излучени соответственно дл участков пленки на подложке и участков подложки;

S и S - площади, занимаемые указанньми участками на освещенной излучением части тестовой чейки,

. . 411 d

Ы -г- cosM ,

5

Коэффициенты отражени г

1Р

IS

ЧР

r,g могут быть выражены через

Эллйпсометрические параметры Д,, % иД,Ч излуче ш , отраженного от участков С и В тестовой чейки, из системы уравнений: основного уравнени эллипсометрии дл каждого из участков В и С.

tgy,

, IUJ

Р

(j 1,2), (2)

выражений дл коэффициентов Френел дл отражени излучени на границах раздела воздух - подложка (j 2) , воздух - материал пленки ()

JS

Р

NcosjT - Nj cos j

NCOS У + Nj cosM j

L i.°§Jll 0§ I N; cosv + Ncos f

J- J

(3)

(4)

закона Снеллиуса дл отражени излучени на границе раздела воздух - среда

N Nj sinf . , (5) где N и NJ (,2) - комплексные коэффициенты преломлени дл воздуха (), материалов подложки (N ) и пленки (N) соответственно;

cos f. (J7l,2) - косинусы комплексных углов преломлени излучени в подложку () и пленку ().

Из приведенной системы уравнений (2)-(5) после исключени из нее неизвестных величин N. и cos Ч (j 1,2) получаем выражение дл коэффициентов Френел через измер емые параметры и М

J

iuj

js1 + cos2 tg Ч

Ь.

(cos2.,(i cos24 i:g t;г )

1-cos2Ч tg%f N(cos24 t V HVo -t %f )

A - длина волны света; Ч - угол падени излучени на образец; UJ и У (,1,2) - измер емые эл-. липсометричеекие параметры излучени , отраженного от участка с чередующимис элементами, участка контролируемой непрозрачной пленки на подложке и участка исходной подложки соответственно .

(Ч)

q arctg () определ етс от RP F

О до,2Т( с учетом знаков () и RgF, совпадающих со знаками sin и cos Ф соответственно.

Claims

Формула изобретени

Способизмерени толщины пленок на подложках, заключающийс в том, что освещают систему пленка - подложка монохроматическим излучением, измер ют эллипсометрические параметры излучени , отраженного от системы, и определ ют толщину пленки, отличающийс тем, что,с

fO

(7)

JP tgr, r Ч - 2S2M r 1 + cos2 tgU j E

Подставл в комплексное уравнение (1)-вьфажени (6) и (7), исключа из него один.из неизвестных параметров () получаем дл искомой толщины d поглощающей пленки

,,;Arcib/- -

iTTcosT R F /

d

0

5

0

целью измерени толщины пленок из непрозрачного материала, формируют из системы пленка - подложка тестовую чейку в виде последовательно расположенных на поверхности подложки участка из подложки с пленкой, участка из подложки и участка из периодически чередующихс элементов подложки и i пленки, размер каждого участка вдоль плоскости падени излучени и перпендикул рно ей больше диаметра пучка излучени , один из размеров чередующихс элементов не больше дес тков микрон, освещают последоратель- но каждый участок, измер ют эллипсометрические параметры излучени , отраженного от каждого участка, и определ ют толщину пленки по формуле

5

где К - длина волны излучени ; Ч - угол падени излучени на .структуру;

( -

в соответствии с описанием .

I

0

и

Фиг.

и и ИИ

% /////,

Составитель В.Климова Редактор О.Юрковецка Техред Н.Вонкало Корректор А-Обручар

2110/28

Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113033, Москва, Ж-35, Раушска наб.,д.4/5

Производственио-11оли1 рафическое предпри тие,г.Уж1 ород, ул.Проектна ,4

Фиг. 2