Способ определения показателя преломления оптически прозрачных слоев

(22) Заявлено 14.12,77 с присоединением заявки (23) П риоритет -Опубликовано 05,0 Дата опубликовани 51)М сударстееиный комитет СССР 53) УДК 535.322,.4(088,8)(72) Авторы изобретен 71) Заявите ЕДЕЛЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫХ СЛОЕВ(54) СПОСО 2интерференционного поля, и о значениипоказателя преломления судят по велиФине сдвига полос интерференционногопопя в выбранной точке образца относитепьно поля эталона 11 .5Известный способ имеет недостатоктребует применения эталона и образца соспециально созданной конфигурацией - ско.шенными гранями, что не всегда выполнимоособенно в случае получения новых1 Оматериалов и отсутствия эталона, а также применения имерсии. Такой способкрайне сложен дпя определения показателяпреломления слоев,15Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являетсяспособ определения показателя преломления оптически прозрачных тонких слоев,заключающийся в измерении на интерферометре сдвига между системами интерференционных попос, образованных при отражении луча от наружной поверхностипленки, от незащищенной поверхностиподложки (дпя чего в пленке делают Изобретение относится к области ис-, следования и анализа физических свойств веществ путем измерения показатепя преломления оптически прозрачныи слоев, используемых в оптике и радиэпектронике, особенно при получении новых диэлектрических, и Полупроводниковых слоев.Такие слои испопьзуются в качестве ,диэлектриков нленочных конденсаторов, активных йяеночных элементов, а также для защиты от воздействия внешней среды (атмосферы, радиации и т.д.)", Исходными материалами для ттих служат двуокись кремния, супьфид кадмия, хапькогенидныестекла, слюда, кремний и др, Тонкие слои из этих веществ являются оптически прозрачными в определенном интервале длин вопи, что позволяет определять их показатель преломпения.Известен способ измерения показателя преломления прозрачных твердых тел, в соответствии с которыми образец и эта пон располагают таким образом, чтобы их скошенные грани пересекали полосы3 7393 бороздку глубиной, равной толщине измеряемой пленки) и от второй поверхности напыленной пленки (границы раздела пленка - подложке). Показатель преломления вычисляют из отношения сдвига5 между сериями интерференционных полос и делениях окулярного микроскопа, образованных отражением луча от первой и от второй поверхности пленки к сдвигу между сериями интерференционных полос от первой 0 поверхности и от незащищенной части подложки 2 .Однако известный способ является .разрушающим, так как в пленке предваритель но перед измерением необходимо сделать бороздку глубиной, равной толщине измеряемой пленки, причем ширина бороздки должна быть соизмерима с шириной пленки,83 фнаблюдают в области редуцированной плоскости с использованием рассеяитого моно Кроме того, если пленка прочная и име20 ет хорошую адгезию с основанием или же физико-химические свойства близкие подложке, то выполнить такое условие практически невозможно без разрушения подложки (например, пленка кремния на кремнии).25 Толщина полученного слоя заранее неиз-. вестна, и ее измерение представляет со- . бой самостоятельную задачу, для решения которой оптическими методами необходимо знание показателя преломления30 вещества в слое.Недостатком известного способа измерейия показателя преломления является также. и относительно узкий интервал используемых толщин слоев (1-20 мкм).Цель изобретения - получение возможности определения показателя преломления оптически прозрачных слоев с неизвестной толщиной беэ их разрушения и увеличения40 пределов измерений.Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного способа, заключающегося в измерении сдвига между системами интерференционных полос, наблюдаемых в микроинтерферометре определяют при последовательном перемещении плоскости визирования по глубине слоя сдвиг от первой системы интерференционных полос, образованны при помощи пер 50 вой по ходу луча поверхностью слоя, до второй и третьей поочередно появляющихся систем интерференционных полос, образованных лучами от второй поверхности слоя а показатель преломления вычисля 55 ют как корень квадратный из отношения величины большего сдвига к меньшему,Другое отличие состоит в том, что вторую систему интерференционных полк Предлагаемый способ определения по7393 Составитель А. ШуровРедактор С. Тараненко Техред Н, Бабурка Корректор С, Щомак . Заказ 3025/6 Тираж 1019 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскаянаб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каэател я преломления оптически прозрачных слоев обеспечивает определение показателя преломления слоев (пленок) с неизвестной толщиной без их разрушения и устраняет необходимость получения и измерения контрольных .образцов для разрушающих методов измерения; расширяет диа пазон и повышает точность измерений (для МИИможно успешно применять предлагаемый способ, когда толщина слоев на- еО ходится в интервале 1-1000 мкм), обеспе. чивает экспрессность измерений, простоту обработки результатов измерений и реализацию способа.Предлагаемый способ позволяет создать 1 Б автоматическое устройство измерения показателя преломления различных веществ.Для осуществления способа не нужны эталонные образцы и различные модулирующие системы, что дает значительную 20 экономию в народном хозяйстве.Применение неразрушающего способа определения показателя преломления особенноважно при исследовании и контроле в производстве новых.тонкослойных 2 Б покрытий, эпитаксиальных структур, интегральных схем и дискретных полупроводниковых приборов, а также в оптике,Формула изобретения 1, Способ определения показателя преломления оптически прозрачных слоев, заключающийся в измерении сдвига между системами интерференционных полос, наблюдаемых в микроинтерферометре, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 83 6получения возможности определения показателя преломления слоев с неизвестной толщиной без их разрушения и увеличения пределов измерения, определяют при последовательном перемещении плоскости визирования по глубине слоя сдвиг от первой системы интерференционных полос, образованных при помощи первой по ходу луча поверхностью слоя, до второй и третьей поочередно появляющихся систем интерференционных полос;, образованных лучами, отраженными от второй поверхности слоя, а показатель преломления вычисляют как корень квадратееый из отношения величеенье большего сдвига к меньшему.2. Способ определения показателяпреломления по п, 1,. о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что вторую систему интерференционных полос наблюдают в области редуцированной плосКости с использованием монохроматического излучения.3. Способ определения показателя.преломления по пп, 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что сдвиг между системами интерференционных полос определяют по величине вертикального перемещения объектива микроинтерферометра, ИсточеЕики иееформации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ло 553525, кл. С 01 М 21/46, 1975,2. Коршунов В. Д. Определение коэффициента преломления тонких пленок,"Измерительная техника", Мд 1, 1967,с. 84 (прототип).