SU1659792A1 - Interference technique for measuring index of refraction and index of absorption - Google Patents
Interference technique for measuring index of refraction and index of absorption Download PDFInfo
- Publication number
- SU1659792A1 SU1659792A1 SU894667857A SU4667857A SU1659792A1 SU 1659792 A1 SU1659792 A1 SU 1659792A1 SU 894667857 A SU894667857 A SU 894667857A SU 4667857 A SU4667857 A SU 4667857A SU 1659792 A1 SU1659792 A1 SU 1659792A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- calculated
- absorption
- interference
- index
- plate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технической физике, в частности к неразрушающим методам контрол качества полупроводниковых структур в микроэлектронике. Цель изобретени - расширение класса исследуемых плоскопараллельных пластин на пластины с меньшей толщиной при упрощении определени показателей преломлени и поглощени плоскопараллельной пластины . Измер ют интерференционный спектр пропускани или отражени при угле падени излучени 6-70° и решают итерационным методом систему уравнений, св зывающих эти показатели с расчетными и экспериментальными данными. В качестве расчетных и экспериментальных данных используют отношени интенсивностей и разности координат последовательных рефлексов на расчетной интерферограмме и на экспериментальной интерферограмме, полученной комплексным Фурье-преобразованием фрагмента интерференционного спектра пропускани или отражени в исследуемом диапазоне независимо от степени поглощени в этом диапазоне. 2 ил. (Л СThe invention relates to technical physics, in particular to non-destructive methods of quality control of semiconductor structures in microelectronics. The purpose of the invention is the extension of the class of plane-parallel plates under study to plates with a smaller thickness while simplifying the determination of the indices of refraction and absorption of a plane-parallel plate. The interference transmission or reflection spectrum is measured at an angle of incidence of radiation of 6-70 ° C. and, using an iterative method, solve a system of equations relating these indicators to the calculated and experimental data. As the calculated and experimental data, the ratios of the intensities and coordinates of successive reflections on the calculated interferogram and on the experimental interferogram obtained by the complex Fourier transform of a fragment of the interference transmission or reflection spectrum in the studied range are used, regardless of the degree of absorption in this range. 2 Il. (Ls
Description
Изобретение относитс к оптике, технической физике, преимущественно к неразрушающим методам исследовани материалов, в частности к микроэлектронике .The invention relates to optics, technical physics, mainly to non-destructive methods for studying materials, in particular, to microelectronics.
Целью изобретени вл ете, расширение класса исследуемых плоскопараллельных пластин на пластины с меньшей толщиной при упрощении процесса измерений .The aim of the invention is to expand the class of plane-parallel plates under study to plates with a smaller thickness while simplifying the measurement process.
На фиг.1 представлена схема измерени спектров отражени и пропускани ; на фиг.2 - вид модул комплексного преобразовани Фурье экспериментальной и расчетной интерферограмм,Fig. 1 shows a scheme for measuring reflection and transmission spectra; Fig. 2 is a view of the module of the complex Fourier transform of the experimental and calculated interferograms;
Устройство дл реализации способа содержит источник 1 света,зеркальные объективы 2 и 3, поворотные зеркала 4, 5 и 6, монохроматор 7, соединенный с приемно- усилительным блоком 8, выход которого соединен с вычислительным комплексом 9. Исследуемый образец 10 может располагатьс в приставке в двух положени х, обес- печивающих регистрацию спектра в прошедшем и отраженном от него излучении . На фиг.2 - крива 11 соответствуетA device for implementing the method contains a source of light 1, mirror lenses 2 and 3, rotating mirrors 4, 5 and 6, a monochromator 7 connected to a receiving-amplifier unit 8, the output of which is connected to a computer complex 9. The sample 10 can be located in an attachment in two positions ensuring the registration of the spectrum in the transmitted and reflected radiation. In figure 2 - curve 11 corresponds
VIVI
ю юyu yu
расчетным, а крива 12 - экспериментальным значени м интерферограммы.curve, and curve 12 - the experimental values of the interferogram.
Способ осуществл ют следующим образом ,The method is carried out as follows.
Спектр пропускани , например кремни- евой пластины толщиной 500-мкм, измер етс на квазидвулучевом вакуумном ИК-спектрометре ИКС-25. Спектральный диапазон 839,5-1044,0 , спектральна ширина цели 0,5 см ,шаг регистрации 0,05 (10 отсчетов на ширине щели), соотношение сигнал/шум - 100, Угол падени излучени выбираетс в диапазоне от 6 до 70°, причем нижний его предел определ етс параметрами приставки, а верхний - величиной угла Брюстера дл исследуемого материала.The transmission spectrum, for example, a 500 μm thick silicon wafer, is measured on an IKS-25 quasi-two-beam infrared vacuum spectrometer. The spectral range is 839.5-1044.0, the spectral width of the target is 0.5 cm, the recording step is 0.05 (10 samples per width of the slit), the signal-to-noise ratio is 100, the angle of incidence of the radiation is selected in the range from 6 to 70 °, moreover, its lower limit is determined by the parameters of the attachment, and the upper one by the value of the Brewster angle for the material under study.
Полученна спектральна крива обрабатываетс фрагментами по 4096 точек. Так как основной интеграл преобразовани Фурье-должен вычисл тьс в бесконечных пределах, а диапазон измерени спектра конечен, дл подавлени возникающих побочных максимумов интерферограммы проводитс операци аподизации (умножение на весовую функцию).The resulting spectral curve is processed in fragments of 4096 points. Since the main integral of the Fourier transform must be calculated in infinite limits, and the spectrum measurement range is finite, an apodization operation (multiplication by a weight function) is performed to suppress the resulting side maxima of the interferogram.
Каждый фрагмент аподизиру-тс с помощью аподизационной функции Гаусса полушириной 8 см , центрированной относительно середины фрагмента, после чего выполн етс комплексное Фурье-пресбра- зование (размерность 4096 точек). В гол- ученной интерферограмме автоматически программой определ ютс величины отношени Z3 интенсивности первого рефлекса AI к интенсивности нулевого АО (центрального максимума)Each fragment is apodized using the Gauss apodization function with a half-width of 8 cm centered around the center of the fragment, after which a complex Fourier-representation is performed (dimensionality is 4096 points). In a hollow interferogram, the program automatically determines the values of the ratio Z3 of the intensity of the first reflection AI to the intensity of zero AO (central maximum)
Ai Ai
Z. - -Z. - -
АОAO
и рассто ние-Аэ между этими рефлексами с координатами Xi и Хо Дэ Xi - Хо,and the distance-Ae between these reflexes with coordinates Xi and Ho De Xi - Ho,
Выражение дл расчета теоретического спектра пропускани представл ет собой отношение квадрата модул амплитуды прошедшего света к квадрату амплитуды падающего света.The expression for calculating the theoretical transmission spectrum is the ratio of the square of the magnitude of the transmitted light to the square of the amplitude of the incident light.
Комплексную амплитуду прошедшего света получают путем суммировани беско- нечного числа вкладов, отвечающих многократному отражению световой волны в слоистой структуре. При этом амплитудные коэффициенты отражени и пропускани вычисл ютс по формулам Френел дл сред с поглощением с учетом комплексного характера параметров фазового набега,The complex amplitude of transmitted light is obtained by summing an infinite number of contributions corresponding to multiple reflection of a light wave in a layered structure. At the same time, the amplitude reflection and transmission coefficients are calculated using the Fresnel formulas for absorption media, taking into account the complex nature of the parameters of the phase shift,
Начальный расчетный спектр пропускани вычисл етс по формулеThe initial calculated transmittance spectrum is calculated by the formula
Т(Н6(Л )(Uп)T (H6 (L) (Un)
, (4-n|4k« l((V-k4W;i« cos(4lUntJ) + BkO-TAk).5;n(4V )n,J),, (4-n | 4k "l (((V-k4W; i" cos (4lUntJ) + BkO-TAk) .5; n (4V) n, J),
где Т - пропускание исследуемого материала;where T is the transmission of the studied material;
V- волновое число, см ;V is the wave number, cm;
d - толщина материала,d is the material thickness
п, k - соответственно показатели преломлени и поглощени .n, k are the refractive indices and absorption indices, respectively.
Показател м преломлени и поглощени задавались следующие начальные значени n no 3,0, k ko 0. Расчетный спектр обрабатывалс аналогично экспериментальному , получа Zp и Др. Затем итераци- онным способом решалась система уравнений, нелинейных относительно п и kThe refractive indices and absorption indices were given by the following initial values of n no 3.0, k ko 0. The calculated spectrum was processed similarly to the experimental one, obtaining Zp and dr. Then the system of equations that are nonlinear with respect to n and k was solved iteratively.
Zp Z3 Др ДэZp Z3 Dr De
Итерационный процесс прекращаетс тогда , когда найденные значени п и k обеспечивают совпадение левых и правых частей уравнений системы с заданной точностью.The iteration process is terminated when the values of n and k found ensure that the left and right sides of the equations of the system coincide with a given accuracy.
При вышеуказанных начальных параметрах итерационный процесс завершилс за 7 циклов. Полученные расчетные значени соответствуют характеристикам образца . Способ продемонстрирован на однослойной структуре, но его применение наиболее эффективно дл многослойных структур.With the above initial parameters, the iteration process was completed in 7 cycles. The calculated values obtained correspond to the characteristics of the sample. The method is demonstrated on a single-layer structure, but its application is most effective for multilayer structures.
Использование способа в электронной промышленности в качестве неразрушающего метода контрол качества полупроводниковых структур на начальных стади х технологического процесса их создани позволит существенно повысить процент выхода годных изделий.Using the method in the electronics industry as a non-destructive method of quality control of semiconductor structures at the initial stages of the technological process of their creation will significantly increase the percentage of usable products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894667857A SU1659792A1 (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Interference technique for measuring index of refraction and index of absorption |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894667857A SU1659792A1 (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Interference technique for measuring index of refraction and index of absorption |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1659792A1 true SU1659792A1 (en) | 1991-06-30 |
Family
ID=21436716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894667857A SU1659792A1 (en) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | Interference technique for measuring index of refraction and index of absorption |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1659792A1 (en) |
-
1989
- 1989-01-13 SU SU894667857A patent/SU1659792A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 12113398,кл. G 01 N 21/45, 1986. Kenneth A. Epstein, David К. Mlsemer, and George D. Vemstrom, Optical parameters of absorbing semiconduktors from transmission and reflection. - Applied Optics, vol.26, , 1987, p. 294-299. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5543919A (en) | Apparatus and method for performing high spatial resolution thin film layer thickness metrology | |
CN1187600C (en) | Apparatus and method for measuring equivalent refraction power of optical film and physical thickness | |
JPH01132935A (en) | Method and apparatus for analyzing film | |
SU1659792A1 (en) | Interference technique for measuring index of refraction and index of absorption | |
Ledsham et al. | Dispersive reflection spectroscopy in the far infrared using a polarising interferometer | |
RU2400714C1 (en) | Method of determining attenuation coefficient of surface electromagnetic waves in infrared range during one radiation pulse | |
US5659393A (en) | Method of and device for measuring the refractive index of wafers of vitreous material | |
JPS61200407A (en) | Fourier transformation type infrared film thickness measuring apparatus | |
Ding et al. | Measurement of thin film parameters using substrate excitation of leaky modes | |
SU823989A1 (en) | Device for measuring absolute reflection and transmission factors | |
Fahrenfort | Attenuated total reflection: A new principle for the production of useful infra-red reflection spectra of organic compounds | |
SU549686A1 (en) | Method for determining wavelength of light filter | |
Griffiths | Fourier transform infrared spectrometry: theory and instrumentation | |
Zankel | Diffraction of light by two ultrasonic waves of the same frequency | |
SU1087844A1 (en) | Liquid crystal refraction index determination method | |
SU1608505A1 (en) | Method of determining optical orientation of polycrystalline susbstances | |
SU813204A1 (en) | Device for measuring absolute reflection factor | |
SU422948A1 (en) | ||
SU694774A1 (en) | Contactless method of measuring temperature of semiconductors | |
SU1670385A1 (en) | Method of measuring thickness of thin films on backing | |
SU855450A1 (en) | Method of measuring film refractive index | |
JPH07113583B2 (en) | Wide wavelength simultaneous measurement spectrometer using Fabry-Perot interferometer | |
JPH0450518Y2 (en) | ||
Wang et al. | New correction method for FTIR online film-thickness measurement | |
SU1280311A1 (en) | Method of measuring thickness of thin films applied on base |