Способ определения толщины пленки

С 0103 СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН свсЯОсссс 15 51)5 С 11 06 ЕТЕНИЯ АВТОРСКОМ ИИ с 60"(57) Изобретение отельной технике, кдам определения то ШЫ ПЛ ЕНИЯ носится кизмериоптическим метоцины покрытий и услов ннок- расширение диалщин посредством Цель из о бр ете п с О период ипсомет+1)с еских орой поляризаци ри различнь эллипсометрическип меньше петсвого элл риода с номером ( исло эллипсометрич.е, первыи номером ического ин иия длин ля преломл гя К. - целоепериодов, у фазовой тол параметр, р ныл тем, чт сладынаюцихся во вщине с 1:, 1гавнй 0 илн 1,го я д может уложис аключаетс ноч ныл повго обусл следующем. При эллипсометртолпины пленки в 1,нленся иа х еских измер х и (+1) -ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изобретениям и о 1 нрцтиямпри гннт ссс 1 ПИСАНИЕ И(71) Воронежский государственный университет им. Ленинского комсомола (72) М.Н. Безрядин, В.Д, Линник, О.Н. Миттов, М.М. Стрилец и Э.А.Сысоева(56) Целпакова И.Р., Юделевич И.Г Аюпов Б.М, Послойный анализ материалов электронной техники. - Новосибирск: СО "Наука", 1984, с. 182.Ржанов А.В. Основы эллипсометр Новосибирск: СО "Наука", 1978, с.64. Изобретение относится к измериьной технике, к оптическим методамеделения толщины покрытии и плепазона измеряемых т измерений параметро раженного излучения значениях углов падизлучения и показатокружаюцей среды,Суцность способа пленок. Цель изобретения - расширение,циапазона измеряемых толщин посредством измерений параметров поляризацииотраженного излучения при различныхзначениях углов падения, длин волн .излучения и показателя преломленияокружаюцей среды, Для этого пленкуосвещают несколько раз, освецениепроводят при различных значенияхугла падения излучения, длин волн излучения и показателя преломления окружаюцей среды. В качестве параметров поляризации отраженного излучения выбирают первые эллипсометрические периоды. Для каждого случая освещения измеряют первые эллипсометрическиепериоды, определяют первые и последующие азовые толцины и вторые ипоследующие эллипсометрические периоды. Определение толщины ведут до техпор, пока значения Фазовых толцинстанут равны. друг другу. 1 табл.(1 Е 1) имеют систему уравие я простоты принято, сста15486641 больше эллипсометрических периодов 1П 1 У чем периодов П 1,19 1 Ф 14., - первые фазовые толщины, а первый эллипсометрический период для 1-го экспери- мента й;П, (2 а2 п,-па,аапа агде 1; - длина волны падающего света;и ; - показатель преломления окружающей среды;12, - угол падения света;и- экспериментально найденныйпоказатель преломления исследуемой пленки.Из выражения (2) следует, что монотонное изменение первого эллнпсомет- рического периода П возможно путем монотонного изменения с увеличением номера 1 длины волны, угла падения ц,или показателя преломления окружающей среды и да.На основе системы уравнений (1) 25 получают для величины с , которую удобно назвать второй фазовой толщиной, значениеК (П;+П+,)+с +с +,+1 тпди 1 П.,П;+,ЗО(3) где целое положительное число К 2 рав 2 но количеству первых эллипсометри" ческих периодов, укладывающихся во , второй фазовой толщине с 2.с; -с; 1; П (ц);В;2Квадратные скобки обозначают округление до ближайшего целого положитель" ного числа, 1 - подгоночныи параметр, равный О или 1 и выбираемый из условия0 К45а величину П., равную1 1П; П;+(5)1 1 П, -П 1а 1называют вторым эллипсометрическим периодом с номером 1. Подгоночный 5 О параметр 1;, равный О или 1, выбирают из условия выполнения неравенстваОса П й 55 Доказывают,что истинная толщина с связана с д и П уравнением= МП+ д 3 (6) 3где М - целое положительное число или О, т.е. достаточно показать, что определенные по формуле (1),(3)-(5) величины с и П .всегда удовлетворяютуравнению (6) при целом значении М.По определению первых фавивых толщин с. и первых эллипсометрических периодов можно записатьйЛ так как 1 и ., по определению, целые числа, то и М является целым, Это и доказывает справедливость утверждения, что рассчитанные по формулам (3) и (5) величины с, П явля 2 а 1 ются второй фазовой толщиной и торым эллипсометрическим периодом. Аналогичные рассуждения можно привести и для любых других (4+1)-х эллипсометрических периодов и фазовъис толцин.Таким образом, из т измерений может быть рассчитано (щ) значение вторых фазовых толщин с; и вторых эллипсометрических периодов П .Рас 3 полагая полученные результаты расчета в порядке монотонного изменения П с увеличением порядкового номераи вновь применяя к ним формулы (3)-(5), получают (ш) значения третьих фазовых толцин с и третьих эллипсометрических периодов П ,За а тем вычисляют значения с 1, П; и так до расчета величин с 1, с и с,. Совпадение этих величин между собой свидетельствуют о том, что полученное числовое значение и является искомой фактической толщиной исследуемой пленки. В противном случае, если с Ф сФ с 1количество измерений надо увеличить.П р и м е р. Исследованы тонкие слои термической двуокиси кремнияна кремнии.а где К и , - некоторые целые числа.Систему уравнений (7) удобно преобразовать к видуК(П+П +1)П + с 1 + с .(9)Подставив (3), (5), (8) и (9) в (6) и разрешив его относительно М, полу- чают+10 К"(щах Р Рф 1 фи- 1(ш), 1 = 1 ш-д+1)1ш индекс 1 относится к редыдущему-му, а 3 - к последущему (ч+1)-му этапу определенияО, , с 1-е - эллипсометрические ериоды, монотонно изменяюпдеся созрасганием номера 1 ф с 1;, ь4+-е и ( 4 +1)-е фазовые толщины с омерами 1, +1 и 1 соответственно,определение толцины ведут до тех ор, пока значения Фазовых толщин Ь6-1и Й станут равны друг другу и оследуюцей величине ш-й Фазовойтолщины,Й, которую принимают искомой толщиной пленки. Способ определения толщины пленки1 заключающийся. в том, что освещают 20 пленку монохроматическим поляризованным излучением, измеряют параметры 3 поляризации отраженного излучения,и по которым определяют толщину плен- ю ки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 25 П что, с целью расширения диапазона из- п меряемых толщин, пленку освещают ш в раз, освещение проводят при различных значениях угла падения излучения, н длин волн излучения и показателя пре а ломления окружающей среды, по пара- и метрам поляризации отраженного излу- Й чения выбирают первые эллипсометричес- п е периоды, для каждого случая осв ния измеряют первые.эллипсометриУгол паПервая Фазовая толщина д . нм Третий эллипсо ый Показа тель пр торои ора ТретьяФазовая ллипсо лиисоовая я омлеи метрический период П.,нм етриче ий пеметричес кий период В31 олщина3 толщина с 1.,нм Чо;фрад ри 1,4 55,538 3575,4 301,3 4500,5 302,3 245,263,280 0 0 17394 301Заказ 136 ТиражВНИИПИ Государственного комит м при ГКНТ ССС113035, Москв 492 Подписное ета по изобретениям и открытия а, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород агарина, 101 5 1548664 бРезультаты измерения показателей ческие периоды 0; и определяют перпреломления и фазовых толщин, полу- вые фазовые толцины д., определяют ченных на эллипсометре ЛЭМ(;1 вторые и следуюцие Фазовые толщиныИ +1 6328 нм) при различных углах па- О и эллипсометрические периоды Пl дения, представлены в таблице. по рекуррентным формуламТаким образом, практическое равен-. а 11+П 4 +4 +,1 + ство фазовых толцин.Д,и 1= Я ( +и)+; +1 н+ позволяет определить величину толщиным пленки. Это значение толцины близко1 пд.п 10 Эц к величине 302 нм, определенной по д Д"- Д"; известной методике со стравливанием части пленки и оценке ее толщины на МИИс последующим уточнением по о,-о,эллипсометрическим измерениям. 15 (1+1)е - эллипсометрические 1 . - параметр, равныйила зобретения выбираемый из усл