Эллипсометр для измерения толщины и оптических свойств образцов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВОРСКОМ СВИДЕЕлвСИУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 300680 (21) 2968739/25-28 с присоединением заявки Мо рм к з 0 01 В 11/06(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(53 ) УДИ 531. 715 .27(088,8) Дата опубликования описания 300782 72) Авторы изобретен 4.С.Финарев и Е.Н.Ку 1) Заявител(54) ЭЛЛИПСОИЕТР И ОПТИЧЕСКИХ Я ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫОЙСТВ ОБРАЗЦОВ по техн Изобретение относится к измерительной технике, связанной с оптическими методами измерения толщины и оптических свойств образцов.Метод эллипсометрии иироко распространен в микроэлектронике и других областях науки и техники для .контроля толщин и оптических констант тонких диэлектрических, полупроводниковых и металлических слоев.Известен эллипсометр, в котором на вертикальной или горизонтальной станине закреплены тубусы падающего и отраженного света, содержащие оптические элементы: источник излучения, поляризаторы, Фазовые пластины и детектор излучения. На пересечении осейтубусов на"предметном столике располагается образец, нормаль к плоскости которого образует с осями ,тубусов равные углы 13.Недостатком известного эллимсометра является то, что он предназначен только для измерений на воздухе и без дополнительных приспособлений не может быть использован для измерений в других, например жидких, средах.Наиболе е близким к изобретениюской сущности является зллипсометр для измерения толщины иоптических свойств образцов, содержащих тубус падающего света в тубус отраженного света, установленныепод углом друг к другу, кювету.дляразмещения образца и оптические бк.на. Оптические окна, вводящие и выводящие рабочий световой пучок,расположены на герметичной кюветедля размещения исследуемого образцаи иммерсионной жидкости 2).Недостатками известного эллипсометра являются неудобство в работеи низкая производительность измерения обусловленные, во-первых, тем,что в связи с устайовкой образцав кювете и заливкой ее жидкостьювремя измерения пу сравнению с обычными измерениями йа воздухе резковозрастает, во-вторых, имеется трудность правильной установки кюветы всвязи с тем, что окна кюветы должнывсякий раз выводиться в положения,строго перпендикулярные световомупучку, в-третьих, обычно используются кюветы с окнами, установленнымипод. каким-либо определенным угломк плоскости образца, т.е. измерениямогут проводиться при Фиксированном ЗО угле падения, когда как в ряде слу 9476415 10 15 20 25 30 40 45 50 чаев необходимо проводить измерения на различных углах падения светового пучка на образец,Цель изобретения - повышениеудобства и производительности измере;, ния.Поставленная цель достигаетсятем, что в эллипсометре для измерения толщины и оптических свойствобразцов, содержащем тубус падающегосвета и тубус отраженного света,установленные под углом друг к другу, кювету для размещения образцаи оптические окна, оптические окнарасположены на торцах тубусов, обращенных к кювете.На чертеже изображена принципиаль.ная схема эллипсометра для измерения толщины и оптических свойствобразцов.Эллипсометр содержит тубус 1 падающего света и тубус 2 отрЙженногосвета, декоративные крышки 3 и 4,полые трубки 5 и 6, вставленные внаправляющие втулки 7 и 3 каждогоиз тубусов, оптические окна 9 и 10,из плавленного кварца, приклеенныек торцу каждого тубуса, кювету 11для размещения образца, выполненнуюв виде стакана и расположенную напредметном столике 12. В стакане(кювете) 11 имеется отверстие соштуцером, который соединен с резиновым резервуаром 13 с помощьюшланга 14, причем последний можетприжиматься зажимом 15.Эллипсометр работает следующимобразом.Во время измерений на воздухеиммерсионная жидкость 16, напримердистиллированная вода, находитсяв резервуаре 13, а шланг 14 пережат зажимом 15. При необходимостииммерсионных измерений зажим 15 снимают, воду из резервуара 13 вытесняют в кювету 11 таким образом, чтобы ее уровень находился выше оптических окон 9 и 10. Для снятия образца 17 резервуар 13 сжимают иразжимают, так что иэ-за создавшегося разряжения вода перетекает пошлангу 14 в резервуар 13, и пережимают шланг 14 зажимом 15. Затем проводятся измерения эллипсометрическихпараметров по стандартной методике.Описануая процедура измеренияв воде занимает примерно такое же время, как и на воздухе (4-5 мин),тогда как при использовании кюветына одно измерение уходит 20-30 мин,при этом исключена утомительная операция юстировки окон кювета относительно светового пучка,С помощью предлагаемого эллипсометра решается ряд задач в областимассового контроля параметров тонких слоев в микроэлектронике. Онодинаково приспособлен для измеренийкак .на воздухе,так и в жидкости.Благодаря тому, что окна закреплены на тубусах эллипсометра, обеспечивается возможность измерений прилюбом угле падения и исключаетсянеобходимость юстировки окон приизмерении каждого нового образца.Это не только обеспечивает удобство иммерсионных измерений на предлагаемом эллипмометре, но и позволяет реализовать такую же производительность иммерсионных измерений,как и при измерениях на воздухе,что йозволяет использовать иммерсионные измерения для массового производственного контроля. Формула изобретенияЭллипсометр для измерения толщины и оптических свойств образцов, содержащий тубус падающего света и тубус отраженного света,установленные под углом друг к дру 35 гу, кювету для размещения образца и оптические окна, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения удобства и производительностиизмерения, оптические окна расположены на торцах тубусов, обращенныхк кюветеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Резвый Р.Р., Финарев М.С.Эллипсометрические методы исследования и контроля в полупроводниковой микроэлектронике. Обзоры поэлектронной технике, Сер,2. "Полупроводниковые приборы", 1977,вып.7 (472), с.11,2. Резвый Р,Р., Финарев М.С. Определение показателя преломлениясреды методом эллипсометрии. -"Оптика и спектроскопия", 1978, Р 44,т.4, с.752 (прототип).)47641 Составитель Л.Лобзовадактор С.Тараненко Техред Е. Харитончик Корректор Г.Огар За лиал ППП "Патент", г.ужгород,оектная,4 561.4/62 Тираж 6 ВНИППИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Подписикомитета ССРи открытийаушская наб., д.4/5