Способ эллипсометрических измерений

СООЗ СОВЕТСКИХсоцидлистическихРЕСПУБЛИК А 1 С 01 И 21 21 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ния,алього нач излучения на об котором фазовыи виг ортого ри злект-ая Р)на 2-21 ИЗые,ольно и айти пр сометрич лелью изобретения является чности измерений и отнотериалов. повышение ялипу, что в способе э измерений на иссл аправляют линейно нохроматический пу гистрируют интенси изованной компонен благодаря том сометрических отпучльедуе поля образец ч ризованныи м излучения. Р вност ты от падеинеино поля света. Изменяют уг раженн ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРИЧНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт радиотехники ироники АН СССР(57) Изобр етение относится к контерительной технике и можетенение при измерении эллипким методом параметров маения сигнал шум. Это достигает ЯО 1288558 ных компонент вектора электрическполя электромагнитного излученияоотражении равен 90 . Затем дискреизменяют азимут плоскости поляризции падающего на образец излученис частотой 1 между значениями Юд. Ф И, изменяют ц, измеряют пкаждомазимуты анализатора Ь, исоответствующие минимуму сигналачастоте первой гармоники и связансф формулой с 8 у= (аз 1 пЫ-эю.по,/(асоэс( - соз"с,) 8 1, с 8где а - калибровочный коэффициени определяют 9 , когда 1,1 =14а Ф определяют из вышеописаннойформулы. При этом ошибка в опредении абсолютных величин Ч, и Ф попредлагаемому способу меньше за сисключения ошибок, обусловленныхвисимостью сигнала фотоприемникаполяризации излучения и девиациика при вращении, а также из-за бошей чувствительности и точности мтода определения Ч, по минимумувой гармоники. 1 ил.азп Ы - впозсозЪ - асозъс з 1 12Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при измерении эллипсометрическим методом параметров материалов, однослойных и многослойных структур в производстве электронных ,и оптоэлектронных приборов, а также в исследованиях физических процессов на поверхности твердых тел.Цель изобретения - повышение точности измерений и отношения сигнал/ /шум.На чертеже представлен пример реализации предлагаемого способа измерений.Линейно поляризованный коллимированный монохроматический пучок излучения от источника 1 излучения (например, лазера ЛГ) проходит поляризатор 2, переключатель 3 поляризации (магнитооптическое, электро- оптическое или механическое устройство), отражается от образца, закрепленного в держателе 4 под углом ,и после анализатора 5 с азимутом направления поляризации Р, поступает на фотоприемник 6. Регистрирующая аппаратура 7 обеспечивает индикацию минимума сигнала на частоте первой гармоники.Азимут линейной поляризации падающего на образец излучения переключает (в нашем случае механически с частотой около 300 Гц) между значениями с, и Ы , при этом нужные величины К и ,К и отношение а интен 1 2сивностей пучков с азимутами Ы и с1 (калибровочный коэффициент) устанавливают с помощью поворота поляризатора 2 и переключателя 3 поляризации. Длительности измеряемых импульсов на фотоприемнике и промежутки между ними равны.Главный угол падения М, определяют по минимуму сигнала на частоте первой гармоники о 3 после анализатора с азимутом , Далее изменяют с помощью, например,.Фарадеевской ячейки или совместного поворота поляризатора 2 и переключателя 3 поляризации азимуты поляризации до значенийи с с 3 2 с ( с(з+ - Ы.,), при которых снова наблюдают минймум на частоте первой гармоникиц 1 , и отсюда определяют эллипсометрический параметр Ч из соотношения 88558 гПриведем конкретный пример, отображающий погрешности измерений поизвестному и,предлагаемому способам.Пусть 11.= 0,6328 мкм - длинаволны анализируемого излучения. Определяются параметры Ч, и Ч пленкиалюминия. При измерении по известному способу ошибка в определении абсопютных значений Ч и Ч составляетос10 около 0,1 . Погрешность в определении Ч и Ч по воспроизводимости около 0,02. Время измерения Ч, и чгменьше 1 мин.Измерения на лазерном эллипсомет ре с ручным управлением на основегониометра ГСс применением механического переключения азимута поляризации показывают, что ошибка вопределении абсолютных величин20 и 9 по предлагаемому способу меньше за счет исключения ошибок, обусловленных зависимостью сигнала фотоприемника от поляризации излученияи девиации пучка при вращении, а 25 также из-за большей чувствительностии точности метода определения М, попервой гармонике по сравнению с фазовым методом, применяемым в известном способе, и составляет 0,03-0,04 30 Погрешность в определении , и Ч повоспроизводимости 0,01 . Время измерения Ч, и Ч меньше 1 мин. Отношениесигнал/шум при измерениях по предлагаемому способу в 10-30 раз выше 35 (при выборе равного измерительноговремени), чем по известному способу. Формула изобретения 40 Способ эллипсометрических измерений, при осуществлении которого наисследуемый образец направляют линейно поляризованный монохроматическийпучок излучения, выделяют линейно 45 поляризованную компоненту в.отраженном.излучении и регистрируют ее интенсивность изменяют уголпадения излучения на образец до значения Ч, , при котором фазовый сдвиг 50 ортогональных компонент вектораэлектрического поля электромагнитноого излучения при отражении. равен 90,изменяют азимут плоскости поляризации падающего на образец излучения, 55 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измеренийи отношения сигнал/шум, для определения Я изменяют дискретно азимутплоскости поляризации падающего наЯазп Ы - зпфзср ч снасоз Ы 3 асов Ы 4- фиксированный азимутвыделяемой линейно поляризованной компоненты, а - калибровочный коэффициент. где ель В.КотенеВерес остав ехред Редактор Шекмар рек на Заказ 7799/40 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035., Иосквираж 799твенногоретений иЖ, Рауш писное митета Сткрытий 4 кая на зводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная 3 12885 образец излучения с частотой и между значениями о, и с= -Ы, и устанавливают угол падения излучения на образец, соответствующий минимальной интенсивности первой гармоники и выделенной интенсивности линейно поляризованной компоненты, при изменении азимута плоскости поляризации падающего на образец излучения изменяют азимуты сС и Ы. до значений 10 д. и Ы , соответствующих минимальУному значению интенсивности первой 58 4гармоники и выделенной интенсивностилинейно поляризованной компоненты,регистрируют сА и с 1. и определяютэллипсометрический параметр Ч изсоотношения