ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эллипсометрическая термометрия поверхности из "Лазерная термометрия твердых тел " При падении светового пучка под углом к нормали наблюдаются не только разные коэффициенты отражения, но и разные изменения фазы отраженных световых волн для 8- и р-поляризованных компонент пучка. Регистрация различий фазовых скачков для разных поляризаций света лежит в основе эффективного метода диагностики поверхности — эллипсометрии [4.29]. Величины фазовых скачков зависят от действительной и мнимой частей комплексного показателя преломления материала. Поскольку обе части зависят от температуры, эллипсометрию можно применить для измерения температуры поверхности. Первые работы по эллипсометрической термометрии монокристаллов кремния и германия появились 30 лет назад [4.30, 4.31]. [c.104] На исследуемую поверхность направляют световой пучок с известными и регулируемыми параметрами эллипса поляризации (отношением осей эллипса и азимутом большой оси). После отражения параметры эллипса поляризации изменяются. Это изменение регистрируют с помощью соответствующей оптической схемы. В наиболее простом и распространенном случае с помощью двух оптических компенсаторов и поляризатора устанавливают такие параметры эллипса поляризации падающего пучка, чтобы отраженный свет был линейно поляризован (см. рис. 2.26). В этом случае с помощью анализатора можно добиться, чтобы интенсивность отраженного пучка, падающего на фотоприемник, практически равнялась нулю. Такая схема называется нулевой эллипсометрией. [c.104] Существуют и другие (фотометрические) схемы, где проводят измерение ненулевой интенсивности отраженного пучка. Например, в отраженном пучке выделяют с помощью призмы Волластона две компоненты с разными поляризациями и детектируют их разными фотоприемниками. [c.104] Решая уравнение эллипсометрии (обычно численными методами), находят оптические константы поверхности (п и х). Таким образом, возможность измерения температуры основана на решении обратной задачи эллипсометрии. Далее по известным температурным зависимостям п в) и с в) определяют искомую температуру. На рис. 4.8 приведены температурные зависимости эллипсометрических параметров Д и -0 при двух углах падения света на поверхность монокристалла кремния. [c.104] Известны попытки применить эллипсометрию для температурных измерений в газоразрядной плазме [4.35]. Поскольку в процессе плазменного воздействия происходит модификация и зарядка поверхности, требуется выделять ту часть сигнала, которая связана с температурой. Для этого необходимы дополнительные данные о состоянии поверхности в разряде, что существенно усложняет задачу. В частности, не изучено влияние стационарных электрических полей, возникающих в приповерхностном слое образца, на эллипсометрические параметры. Толщина этого слоя в полупроводниковом кристалле сравнима с глубиной формирования отраженного светового пучка. Аналогом измерений в плазме является электроотражение света от поверхности, к которой приложен потенциал относительно опорного электрода. [c.106] Для измерений обычно применяется пучок Не-Не лазера (Л = = 633 нм) диаметром 0,1-ь1 мм. Быстродействие определяется скоростью измерения параметров Д и и для ряда эллипсометров с механическим вращением поляризатора и анализатора составляет примерно 1 мс. При использовании электрооптической модуляции параметров эллипса поляризации светового пучка [4.36] быстродействие может быть улучшено на несколько порядков. Если же отраженный пучок с помощью неподвижного анализатора (например, призмы Волластона) делится на две части (поляризованные в плоскости падения и плоскости поверхности) и детектируется двумя фотоприемниками, быстродействие может быть доведено до 1 пс или менее [4.37]. Диапазон измеряемых температур достигает и превышает 1000 К. Термометрия поверхности металлов проводилась в диапазоне до 2000 К [4.38]. Предпринимаются попытки использовать эллипсометрию для измерения температуры структур в установкам молекулярно-лучевой эпитаксии [4.39]. В целом, однако, перспективы применения эллипсометрического метода для температурных измерений в технологическом контроле в настоящее время не определены. [c.106] Вернуться к основной статье