SU1486777A2

SU1486777A2 - Устройство доя измерения толщины и показателя преломления пленки

Info

Publication number: SU1486777A2
Application number: SU874302119A
Authority: SU
Inventors: Igor K Smirnov
Original assignee: Igor K Smirnov
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1989-06-15

Description

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобратения является повышение информативности путем определения дополнительного эллипсометрического параметра. Линейно поляризованный монохроматический световой поток проходит через последовательно установленные модулятор света, диафрагму с диаметром , предназначенную для создания максимально возможного полного пространственного разделения пучков, прозрачную пластину, фазовую пластину и поляризатор. Прозрачная пластина отражает часть

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в электронной и оптической промышленности для контроля прозрачных пленок и является усовершенствованием устройства по авт. св.

№ 1322085.

Цель изобретения - повышение информативности путем определения дополнительного эллипсометрического параметра за счет проведения эллипсометрических измерений.

2

падающего излучения через диафрагму диаметром и поляризатор на фотодатчик. Далее свет проходит через две диэлектрические пластинки, ориентированные так, что свет падает на каждую из них под углом Брюстера. Свет проходит через еще одну диафрагму с диаметром б₃, анализатор, установленный на планке с возможностью поворота вокруг оси предметного столика и образующий с нормалью к второй прозрачной диэлектрической пластике в точке пересечения с этой пластикой угол, равный углу Брюстера для второй прозрачной диэлектрической пластины, и попадает на фотодатчик, в результа- с те чего устройство приобретает функции эллипсометра, принцип действия которого основан на одновременном измерении абсолютных значений коэффициентов отражения от пленки линейно поляризованного монохроматического света при различных положениях плоскости поляризации. 2 ил.

₍ На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - оптическая схема устройства.

Устройство содержит предметный столик 1, выполненный с возможностью поворота вокруг оси вращения, параллельной плоскости этого столика, планку 2, установленную с возможностью поворота вокруг тон же оси вращения, электромеханический привод 3 для поворота предметного столика и планки, лазер 4, последовательно по ходу излучения которого расположеЗЦ „„ 1486777 А2

1486777

ны модулятор' 5, осветительный блок 6, предметный столик 1, и измерительный блок 7, установленный на планке. Осветительный блок 6 выполнен в.виде $ последовательно расположенных по ходу излучения диафрагмы 8 с диаметром отверстия ά₀, прозрачной пластинки 9 и оптически связанных между собой посредством этой пластинки фотодатчика 10 с диафрагмой 11 диаметром на входе и четвертьволновой фазовой пластинки 12, а также поляризатора 13» Измерительный блок выполнен в виде последовательно установленных по ходу излучения первой и второй прозрачных диэлектрических пластин 14 и 15. Первая пластина оптически связана с фотодатчиком 16, на входе которого установлены диафрагма 17 с диаметром 20 с!и поляризатор 18, а вторая пластина оптически связывает между собой фотодатчик 19 с диафрагмой 20 диаметром сЦ и поляризатором 21 на входе и фотодатчик 22 с диафрагмой 23 диа- 25 метром <1₃ и анализатором 24.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений диафрагма 8 устанавливается так, чтобы свет полностью заполнял ее отверстие.. Поворотом предметного столика 1 и планки 2 устанавливается значение угла падения света на столик 1 7=90°. При этом весь световой поток, прошедший через прозрачную пластинку 9, чет- 35 верть волновую фазовую пластинку 12 и поляризатор 13, должен пройти в измерительный блох 7 и попасть на прозрачные диэлектрические пластины 14

А С 40

и ίο под углами к этим пластикам, соответственно равными углам Брюстера для них Ч’₆₁ и при длине волны источника света. Диафрагмы 11,17,20 и 23 установлены так., чтобы через от45

верстие каждой из них проходил и затем попадал на соответствующий фотодатчик только наиболее яркий из световых пучков, падающих на данную диафр агму.

Поворотом четвертьволновой фазовой пластинки 12 она устанавливается в такое положение, при котором интенсивность света, прошедшего через поляризатор 13, не меняется при вращении этого поляризатора» Поворотом 55

О . . *

поляризатора 13 направление его пропускания (направление колебаний электрического вектора световой волны, прошедшей через поляризатор 13) устанавливается перпендикулярным оси вращения предметного столика 1. Поворотом поляризатора 18 достигается минимум освещенности фотодатчика 16. Поворотом поляризатора 13 направление его пропускания устанавливается параллельным оси вращения предметного столика 1. Поворотом поляризатора 21 достигается минимум освещенности фотодатчика 19. .

Поворотом поляризатора 13 плоскость поляризации света, прошедшего через этот поляризатор, устанавливается под углом 45 к оси вращения предметного столика.‘Поворотом анализатора 24 достигается максимальная освещенность фотодатчика 22, установленного за анализатором. Одновременно измеряются сигналы с фотодатчиков 10,16,19 и 22 соответственно и₀, и₃,и_р,и_5ри определяются коэффициенты к_1эк₂,к_г по формулам

к-,=и_г/и₀; к_а=и_Р/и₀; к^и_5;Р/и_е.

Поворотом анализатора 24 достигается полное затемнение фотодатчика 22.

Для определения эллипсометрических параметров пленки ее помещают на предметный столик 1 и устанавливают нужное значение угла падения света о» . При этом ориентация светового пучка, проходящего в измерительный блок 7, относительно прозрачных диэлектрических пластинок 14 и 15 должна оставаться неизменной. Одновременно измеряются сигналы с фотодатчиков 10,16,19 и 22 (соответственно и₀, υ^,ΙΙφ, и_5;Р) и рассчитываются коэффициенты К₅,К _р и К _{6 р} по формулам

Кз^/кД^; к_!Р=и_р/к_аи₀; к_5р = =и₅,_р/к₃и_о.

КИ

Эллипсометрические параметры пленди | рассчитываются по формулам:

Л =агссоз

К ε+к^—4К.£,р 2 т/к ₃-К_р

р=агсб8

Claims

<claim-text>Формула изобретения</claim-text> <claim-text>Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки по авт.св. № 1322085, о т л и ч а гоще е с я тем, что, с целью повышения информативности путем определения дополнительного эллипсометрического</claim-text> <claim-text>1486777</claim-text> <claim-text>параметра, оно снабжено последовательно установленными на второй прозрачной диэлектрической пластиной анализатором поляризованного света, установленным на планке с возможностью поворота вокруг оси излучения, и фотодатчиком, круговыми диафрагмами с диаметрами ά0 ,<Ц ,<12,8 З,83 отверстий, удовлетворяющими условиям</claim-text> <claim-text>» 1,, ^г» ^о4· ά 1 с, 1,,</claim-text> <claim-text>и < 10 ,11 , 1^, где 10=Но Ϋ2/ У2п2о-1;</claim-text> <claim-text>1, =(Ь, 3ΐη2 ^6,) /^η?-5ίη2 ц>в, ; 12 =</claim-text> <claim-text>= (Ьг81п2 ЧБ1) / ϊη|-δίη2 ι?6ί ; Ьй - толщина и ηβ - показатель преломления прозрачной пластинки; Н19Ь2 - толщины, п,,пг - показатели преломления и ^5,, ЧеС Углы Брюстера соответственно для первой и второй прозрачной диэлектрических пластинок, и установленными с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной</claim-text> <claim-text>5 оси излучения, соответственно с диаметром ό0 между источником света и прозрачной пластиной, с диаметром ά, между прозрачной пластиной и соответ</claim-text> <claim-text>•,0 ствующим ей фотодатчиком, с диаметром с12 между первой прозрачной диэлектрической пластиной и соответствующим ей поляризатором, одна из диафрагм с диаметром ά 3 между второй</claim-text> <claim-text>15 прозрачной диэлектрической пластинкой и соответствующим ей поляризатором, а вторая - между второй диэлектрической пластинкой и анализатором.</claim-text> <claim-text>фиэ.2.</claim-text>