Способ измерения толщины тонких пленок, нанесенных на подложку

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения толщины полупроводниковых и диэлектрических пленок. Цель - повышение точности измерения толщин пленок за счет исключения регистрации рассеянного света. На пленку с подложкой воздействуют светом, модулированным по интенсивности, наблюдают интерференционную картину в спектре фотоакустического сигнала, образующуюся при поглощении подложкой света, прошедшего через пленку, а толщину пленки D рассчитывают по формуле D = λ<SB POS="POST">M</SB>λ<SB POS="POST">M-1</SB>/4N(λ<SB POS="POST">M-1</SB> - λ<SB POS="POST">M</SB>), где N - показатель преломления пленки

λ<SB POS="POST">M-1</SB>, λ<SB POS="POST">M</SB> - зафиксированные значения длин волн, соответствующие соседним экстремумам в фотоакустическом спектре. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3НАи ! N3

1 — В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 (л)

j00

jul

1 )

1 + В4 — 2Rncosd где д =-;(- nd;

n — 1

R12 () ° и+1 (21) 4736194/28 (22) 08.09.89 (46) 15.08.91. Бюл. N. 30 (71) Кировский политехнический институт (72) В,В.Рыков и А.В.Харионовский (53) 531.717.1(088.8) (56) Sotok, Ishегоna!., Slgowa K.Solid State

Electronic, 1966, М 7, р. 771. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ТОНКИХ ПЛЕНОК, НАНЕСЕННЫХ НА ПОДЛОЖКУ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения толщины полупроводниковых и

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины полупроводниковых и диэлектрических пленок, нанесенных на подложки.

Цель изобретения — повышение точности измерений толщин тонких полупроводниковых и диэлектрических пленок за счет исключения регистрации отраженного света.

Суть изобретения заключается в том, что после прохождения света сквозь тонкую пленку происходит его поглощение непрозрачной подложкой, что приводит к возникновению фотоакустического (ФА) эффекта в системе пленка-подложка. Излучение с модулированной интенсивностью, поглощаясь в подложке, превращается в тепло, B результате образуются тепловые волны, которые могут быть зафиксированы различным

„, !Ж „„1670385 А1 диэлектрических пленок. Цель — повышение точности измерения толщин пленок за счет исключения регистрации рассеянного света.

На пленку с подложкой воздействуют светом, модулированным по интенсивности, наблюдают интерференционную картину в спектре фотоакустического сигнала, образующуюся при поглощении подложкой света, прошедшего через пленку, а толщину пленки

d рассчитывают по формуле d

Ял Ял — q/4„(ß вЂ” 1 — Q), ГДЕ П вЂ” ПОКазатель преломления пленки; Яп — 1, 4п — зафиксированные значения длин волн, соответствующие соседним экстремумам в фотоакустическом спектре. 1 ил. образом, в частности, по звуку, возникающему вследствие теплового расширения.

На чертеже представлена схема интерференционного спектра фотоакустического сигнала.

При прохождения света сквозь плоскопараллельные слои полупроводника, толщина которых соизмерима с длиной волны света, возникают интерференционные полосы.

Математически для нормального падения зависимость прозрачности от длины волны, показателя преломления и толщины выражается формулой

1670385

Из формулы (1) следует, что в спектрах прозрачности при длинах волн

knax m = 2, 4, 6... (2) наблюдаются максимумы, а при длинах волн

Anln =

4nd

m 1,3,5

m наблюдаются минимумы.

Если показатель преломления ng) зависит от длины волны, то из интерференционных полос нельзя определить толщину пленки, однако, часто можно считать n(il, ) =

const, тогда на основании длин волн Л и

Я вЂ” 1, соответствующих соседним экстремумам B спектре прозрачности, может быть определено произведение nd из равенства

4nd - m M = (m — 1)4 — >, откуда

Способ осуществляют следующим образом. На тонкую стеклянную подложку размерами 10"0,5"0,2 мм с одной стороны в качестве непрочного слоя наносят тонкую алюминиевую пленку, поверх которой напыляют исследуемую пленку полупроводника АЯ23з. Затем контролируемую пленку на подложке приклеивают к кварцевому резонатору консольно закрепленного пьезоэлемента, воздействуют нормальным к ее поверхности модулированным по интенсивности монохроматическим светом с частотой прерывания излучения, определяемой резонансной частотой механической системы образец-резонатор-пьезоэлемент, регистрируют фотоакустический сигнал пьезоэлементом в диапазоне длин волн, соответствующих области прозрачности пленки. Сигнал измеряют селективным микровольтметром В6-9. Строят зависимость величины фотоакустического сигнала от длины волны падающего света, наблюдают интерференционную картину, фиксируют значения длин волн, соответствующие двум соседним экстремумам, после чего определяют толщину d пленки по формуле где n — показатель преломления, — Я - значения длин волн, соответствующие двум соседним экстремумам интерференционной картины.

Поскольку рассеянный свет вовсе не регистрируется, а в качестве детектора излучения используется подложка, то нет и необходимости в юстировке детектора относительно отраженного пучка, что исключает погрешность в результатах измерений, Формула изобретения

Способ измерения толщины тонких пленок, нанесенных на подложку, заключающийся в том, что облучают пленку монохроматическим светом, изменяют длину волны света и фиксируют значения длин волн, соответствующих двум соседним экстремумам освещенности в интерференционной картине, и рассчитывают толщину пленки, отличающийся тем,что,с целью повышения точности измерения толщин полупроводниковых и диэлектрических пленок, пленку облучают светом, модулированным по интенсивности, фиксацию значений длин волн, соответствующих двум соседним экстремумам освещенности, производят по интерференционной картине в спектре фотоакустического сигнала, а толщину d пленки рассчитывают по формуле

АтЛгп — 1 о 7

40 где n — показатель преломления пленки;

R uQ — 1- зафиксированные значения длин волн, соответствующих соседним экстремумам интерференционной картины в фотоакустическом спектре.

1670385

4ж

Составитель В.Климова

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор С.Никитина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2737 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5