SU1742612A1 - Способ определени толщины пленки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  толщины тонких металлических пленок. Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку. Освещают контролируемую поверхность пучком излучени . Формируют интерференционную картину и определ ют по ней величину изгиба полос на границе пленки и рассто ние между полосами. После этого перемещают поверхность в направлении падени  на нее пучка излучени , фиксируют направление перемещени  интерференционных полос и определ ют направление их изгиба относительно системы интерференционных полос в области диэлектрической подложки, непокрытой металлической пленкой и по полученным данным рассчитывают толщину пленки. 1 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к области интерференционной микроскопии и может быть использовано дл  контрол  толщины тонких металлических пленок, в частности используемых в издели х микроэлектроники .

Известен способ измерени  толщины пленок, в котором с помощью микроинтерферометра МЙИ-4 в поле зрени  окул ра наблюдают две системы интерференционных полос, измер ют рассто ние между соседними поло сами и между соответствующими полосами из систем интерференционных полос и рассчитывают толщину пленок.

Однако с помощью этого способа возможно измер ть толщину лишь прозрачных пленок в диапазоне 0,3-50 мкм.

Известен также способ определени  толщины ферритовых пленок путем определени  отражательной способности и изменени  фазы при отражении с последующим расчетом, основанным на использовании теории слоистых сред, содержащих поглощающие элементы.

Однако описанный способ не позвол ет измер ть толщину тонких пленок и не применим дл  измерений металлических пленок .

Известен также способ измерени  геометрических параметров поверхности в интерференционном профилографе бело/о света, заключающийс  в построчном сканировании интерференционного пол , преобразовании интерференционной картины в фотоэлектрический сигнал, выделении в каждом периоде преобразовани  пика сигнала , св занного с ахроматической полосой , формировании сигнала расстройки, пропорционального разности длительнох4

ГО

сти, изменении разности хода интерферирующих лучей в сторону уменьшени  сигнала расстройки и регистрации вносимой разности хода. С помощью этого способа геометрические параметры контролируемой поверхности определ ют, анализиру  результаты вычислений, полученных после сканировани  всех строк интерференционного пол .

Однако описанный способ сложен в реализации и не позвол ет измер ть толщину металлических пленок на диэлектрическом основании с высокой точностью,

Наиболее близким  вл етс  способ автоматического измерени  толщины тонких непрозрачных пленок, основанный на измерении изгиба интерференционных полос на границе пленка - подложка. С помощью блока электронной обработки производитс  преобразование интерференционной картины в фотоэлектрический сигнал, опознание и точное определение временного положени  центра ахроматической полосы в различных сечени х интерференционного пол  и измерение изгиба ахроматической полосы на границе пленка - подложка. Ди- апазь измер емых толщин с помощью этого способа заключен в интервале 0,003-3 мкм, погрешность измерени  составл ет ±0,003 мкм.

Однако описанный способ не позвол ет с высокой точностью проводить измерени  толщин металлических пленок, нанесенных на диэлектрическое основание из-за отсутстви  учета вли ни  параметров металлической пленки на результаты измерений.

Цель изобретени  - повышение точности определени  толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  толщины пленки , заключающемус  в том, что освещают исследуемую поверхность пучком излучени , формируют интерференционную картину , измер ют величину Д X изгиба интерференционных полос на границе пленки и рассто ние Р между соседними интерференционными полосами и по полученным данным рассчитывают толщину, пленки, после измерени  изгиба и частоты интерференционных полос перемещают исследуемую поверхность в направлении падени  на нее пучка излучени , фиксируют направление перемещени  системы интерференционных полос и определ ют направление их изгиба относительно системы интерференционных полос в области диэлектрической подложки, непокрытой металлической пленкой, а расчет толщины h пленки осуществл ют по формуле

h АЬЧ ЛгпГ„124 Г23еХР(21 4. Г-1У & Д h + П2г23ехр(2Й+(- 1) Т 2

где /3 2тгпЬ /А ;

0

П2

1

п

1 +п

n -f п

Я-длина волны излучени ; п - комплексный показатель преломлени  металлической пленки;

п - показатель преломлени  подложки;

5 при совпадении направлени  перемещени  и изгиба системы полос относительно системы полос в области диэлектрической подложки при несовпадении направлени  перемещени  и изгиQ ба системы полос.

На чертеже представлено устройство, реализующее способ определени  толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектрическое основание.

дУстройство содержит источник 1 немонохроматического излучени , делитель 2 пучка, объектив 3 микроскопа, окул р 4, эталонное зеркало 5, диэлектрическое основание 6, металлическую пленку 7.

Q Излучение от немонохроматического источника 1 раздел ют делителем пучка 2 на два, один из которых через объектив 3 направл ют на исследуемую поверхность, состо щую из диэлектрического основани  6

с и металлической пленки 7, второй - на эталонное зеркало 5, отраженный пучок от эта- лонного зеркала 5, увеличенное изображение исследуемой поверхности и визирную линию окул ра совмещают в поле

п зрени  окул ра 4.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Измен ют рассто ние между объективом 3 и исследуемой поверхностью до пол учени  в центре пол  зрени  окул ра 4 системы интерференционных полос, поворачивают исследуемую поверхность в плоскости , перпендикул рной падающему пучку, до тех пор пока граница металличеg ской пленки не окажетс  перпендикул рной системе интерференционных полос, визирную линию располагают параллельно системе интерференционных полос, измер ют величину смещени  интерференционных

е полос на границе металлической пленки АX и рассто ние между соседними интерфе- ренционными полосами Р, перемещают исследуемую поверхность в направлении падени  на нее пучка, определ ют направление перемещени  системы интерференционных полос относительно визирной линии , совмещают визирную линию с одной полосой из системы интерференционных полос, расположенной в области непокрытого металлической пленкой диэлектрического основани , определ ют направление изгиба соответствующей полосы из системы полос, расположенной в области металлической пленки, в случае совпадени  направлени  изгиба интерференционной полосы с первоначально фиксированным направлением перемещени  задают , в случае противоположного направлени  изгиба .

Искомое значение толщины металлической пленки определ ют из уравнени 

. Л. ( М2 + Г23 exp(2i/3) , т.ДХч.А h - Abs (arg 1 + ri;g3exp(2l//)+ (-1) Т-)

где Р 2 п п h/A;

1 -п

П2

Г23

1 +П

п - п

1

п 4-п1

h - толщина металлической пленки;

А - длина волны;

п - комплексный показатель преломлени  металлической пленки;

п - показатель преломлени  подложки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  толщины пленки, заключающийс  в том, что освещают исследуемую поверхность пучком излучени ., формируют интерференционную картину, измер ют величинулХ изгиба интерференционных полос на границе пленки и рассто0

   5

   0

    ние Р между соседними интерференционными полосами и по полученным данным рассчитывают толщину пленки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  толщины металлической пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку, после измерени  изгиба и частоты интерференционных полос перемещают исследуемую поверхность в направлении падени  на неё  умка излучени , фиксируют направление перемещени  системы интерференционных полос и определ ют направление их изгиба относительно системы интерференционных полос в области диэлектрической подложки, непокрытой металлической пленкой, а расчет толщины h пленки осуществл ют по формуле

   . „, ( г12 + г23 ехр(2|Я) , / т h Abs (зго-н i ., - -rJtm г (- I) -гг) v уТ-ГГ12г23ехр(2р) v Г

   где /9 2лгпЬ/А:

   1 -п

   П2

   1 4-п

   п

   Г23 -

   П

   П + П

   А - длина волны излучени ;

   п - комплексный показатель преломлени  металлической пленки;

   п - показатель преломлени  подложки;

   при совпадении направлени  перемещени  и изгиба системы полос относи- тельно системы полос в области диэлектрической подложки; при несовпадении направлени  перемещени  и изгиба системы полос

   «-3