Интерференция в видимой области спектра

Диапазон измеряемых толщин

Нижний предел измеряемой толщины эпитаксиального слоя зависит от выбранного способа обработки интерферограмм. Если расчет толщины проводится по спектральному положению экстремумов, то нижний предел измеряемого значения толщины определяется из условия получения на интерферограмме по крайней мере одного экстремума, которое для N >2·10¹⁸ см^-3 и максимума Р =1,0 реализуется теоретически при d >0,2 мкм. Для измерения толщины по разности порядков двух экстремумов необходимо, чтобы на интерференционной картине наблюдалось по крайней мере два экстремума. Это условие выполняется при d >0,5 мкм. Приведенные оценки нижнего предела измеряемых толщин сделаны исходя из идеализированной модели интерференции, предполагающей, что отражающая межслойная граница является резкой. На практике это условие не реализуется. Наличие переходных слоев на границе эпитаксиальный слой — подложка приводит к уменьшению амплитуды интерференционных экстремумов. В результате точность отсчета их спектрального положения падает и резко возрастает погрешность измерения толщины. По этой причине в производственной практике ИК интерференция используется для измерения толщины эпитаксиального слоя d >1 мкм. С увеличением толщины эпитаксиального слоя плотность экстремумов на шкале волновых чисел растет, и максимальное значение определяемой толщины должно зависеть от спектрального разрешения измерительного прибора. Однако верхняя граница диапазона измеряемых значений толщины определяется обычно недостаточным коллимированием светового пучка, особенно в случае применения фокусирующих приставок отражения. Непараллельность луча приводит к уширению полос интерференции, поэтому с увеличением толщины эпитаксиального слоя размах экстремумов и контрастность интерференционной картины уменьшаются. Верхний предел измеряемого значения толщины обычно достигает 80 мкм.

Как указывалось выше, использование интервала длин волн 2...50 мкм позволяет измерять толщину эпитаксиального слоя более 1 мкм, так как при меньших значениях толщины в спектре отражения отсутствует интерференционный экстремум. Чтобы устранить это ограничение, необходимо уменьшить длину волны. Для гомоэпитаксиальных структур смещение рабочего спектрального диапазона в коротковолновую область спектра не дает практически полезного эффекта, так как при коротких длинах волн коэффициент отражения света от границы эпитаксиальный слой — подложка настолько мал, что интерференционная картина не наблюдается. Однако для некоторых типов гетероструктур метод интерференции в видимой области спектра является эффективным средством контроля толщины тонких слоев. К таким структурам относятся, например, эпитаксиальные структуры кремний на сапфире, структуры поликристаллический кремний — диэлектрик — кремний, эпитаксиальные структуры феррит-гранатов.

Дата добавления: 2015-05-29