- •Методические указания к лабораторной работе методы контроля оптических параметров диэлектрических тонких пленок
- •Цвета пленки SiO2 и Si3n4 в зависимости от их толщины.
- •1.2. Интерференционный метод [2,5].
- •Внешний вид программы “Ellips”
- •5. Сравнить результаты измерений по трем методам и сделать выводы о точности измерения этих методов.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
Кафедра «ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ,
МИКРО - И ОПТОЭЛЕКТРОНИКЕ»
ОПТИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
Методические указания к лабораторной работе методы контроля оптических параметров диэлектрических тонких пленок
Специальность 200204
Москва, 2006 г.
АННОТАЦИЯ
Данные учебно-методические указания предназначены для студентов специальности 200204, выполняющих работу "Методы контроля оптических параметров диэлектрических тонких пленок".
В процессе лабораторной работы студенты должны изучить цветовой, интерференционный и эллипсометрический методы контроля толщины и показателя преломления тонких пленок и освоить методику их измерения на микроинтерферометре МИН-4 и эллипсометре ЛЭФ-ЗМ.
Автор: доцент кафедры ПР-6 Гриднева Г.Н.
Рецензент: доцент кафедры ПР-5 Новокрещенова А.С. Научный редактор: доцент кафедры ПР-6 Волков С.В.
Цель лабораторной работы - изучение методов контроля толщины и показателя преломления тонких диэлектрических пленок на кремниевой подложке.
В процессе лабораторной работы студенты должны изучить цветовой, интерференционный и эллипсометрический методы контроля тонких пленок и освоить методику измерения толщины тонких пленок на микроинтерферометре МИН-4 и эллипсометре ЛЭФ-ЗМ-1.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Изучение свойств тонких диэлектрических пленок имеет важное значение как для фундаментальных, так и для прикладных исследований. При отработке режимов технологических процессов нанесения диэлектрических пленок и в процессе изготовления интегральных микросхем необходимо знать их толщину и показатель преломления.
Для измерения толщины диэлектрических пленок применяются в основном цветовой, интерференционный и эллипсометрический методы.
1.1. Цветовой метод [1,5].
Цветовой метод используется для экспресс-контроля толщины пленок SiO2 и Si3N4 до 1,5 и 0,33 мкм соответственно. Он основан на окрашивании пленок разных толщин в разные цвета за счет интерференции в них одной из составляющих белого цвета, длина волны которой кратна толщине пленки. Из таблицы 1.1 видно, что через некоторый диапазон толщин (например, для SiO2 - 0,16-0,24 мкм, для Si3N4 - 0,12 - 0,14 мкм) цвета повторяются. Порядковый номер каждого .диапазона
соответствует порядку отражения. Точность определения толщины пленки данным методом 100 - 200 А.
Таблица 1.1
Цвета пленки SiO2 и Si3n4 в зависимости от их толщины.
SiO2 |
|
||
Порядок интерференции |
толщина, мкм |
Цвет |
|
|
0,05 |
Бежеватый |
|
|
0,07 |
Коричневый |
|
1 |
0,10 |
Темно-фиолетовый |
|
|
0,12 |
Голубой |
|
|
0,15 |
Светло-голубой |
|
|
0,17 |
Цвет кремния |
|
Продолжение табл.1.1
|
|
||
Порядок интерференций |
Толщина, мкм |
Цвет |
|
|
0,20 |
Светло-золотистый |
|
|
0,22 |
Золотистый |
|
I |
0,25 |
Оранжевый |
|
|
0,27 |
Красно-фиолетовый |
|
|
0,30 |
Фиолетово-голубой |
|
|
0,31 |
Голубой |
|
|
0,32 |
Зелено-голубой |
|
|
0,34 |
Светло-зеленый |
|
|
0,35 |
Зеленый |
|
II |
0,36 |
Желто-зеленый |
|
|
0,37 |
Зелено-желтый |
|
|
0,39 |
Желтый |
|
|
0,41 |
Светло-оранжевый |
|
|
0,42 |
Розовый |
|
|
0,44 |
Фиолетово-красный |
|
|
0,46 |
Красно-фиолетовый |
|
|
0,47 |
Фиолетовый |
|
|
0,48 |
Голубовато-фиолетовый |
|
|
0,49 |
Голубой |
|
|
0,50 |
Голубовато-зеленый |
|
III |
0,52 |
Зеленый |
|
|
0,54 |
Желто-зеленый |
|
|
0,56 |
Зелено-желтый |
|
|
0,58 |
Светло-оранжевый |
|
|
0,60 |
Розовый |
|
|
0,63 |
Фиолетово-красный |
|
|
0,68 |
Голубой |
|
|
0,72 |
Голубовато-зеленый |
|
|
0,77 |
Желтоватый |
|
IV |
0,80 |
Оранжевый |
|
|
0,82 |
Желтовато-розовый |
|
|
0,85 |
Светло-красно-фиолетовый |
|
Продолжение табл. 1.1
|
|
||
Порядок интерференции |
Толщина, мкм |
Цвет |
|
V |
0,86 |
Фиолетовый |
|
|
0,87 |
Голубовато-фиолетовый |
|
|
0,89 |
Голубой |
|
|
0,92 |
Голубовато-зеленый |
|
|
0,95 |
Желто-зеленый |
|
|
0,97 |
Желтый |
|
|
0,99 |
Оранжевый |
|
|
1,00 |
Розовый |
|
|
1,02 |
Фиолетово-красный |
|
|
1,05 |
Красно-фиолетовый |
|
|
1,06 |
Фиолетовый |
|
|
1,07 |
Голубовато-фиолетовый |
|
VI |
1,10 |
Зеленый |
|
|
1,11 |
Желто-зеленый |
|
|
1,18 |
Фиолетовый |
|
|
1,19 |
Красно-фиолетовый |
|
|
1,21 |
Фиолетово-красный |
|
|
1,25 |
Оранжевый |
|
|
1,28 |
Желтоватый |
|
VII |
1,32 |
Светло-зелено-голубой |
|
|
1,40 |
Оранжевый |
|
|
1,45 |
Фиолетовый |
|
|
1,46 |
|
|
VIII |
1,50 |
Голубовато-фиолетовый |
|
|
1,54 |
Желто-зеленый |
|
Нитрид кремния Si3N4
|
|
||
|
0-0.02 |
Цвет кремния - стальной |
|
I |
0,02-0,04 |
Коричневый |
|
|
0,04-0,055 |
Золотисто-коричневый |
|
|
0,055-0,073 |
Красный |
|
Продолжение таблицы. 1.1
|
|
||
Порядок интерференции |
Толщина, мкм |
Цвет |
|
|
0,073-0,077 |
Темно-голубой |
|
|
0,077-0,093 |
Голубой |
|
II |
0,093-0,1 |
Бледно-голубой |
|
|
0,1-0,12 |
Кремния |
|
|
0,12-0,13 |
Светло-желтый |
|
|
0,13-0,15 |
Желтый |
|
|
0,15-0,18 |
Оранжево-красный |
|
|
0,18-0,19 |
Красный |
|
|
0,19-0,21 |
Темно-красный |
|
III |
0,21-0,23 |
Голубой |
|
|
0,23-0,25 |
Голубовато-зеленый |
|
|
0,25-0,28 |
Светло-зеленый |
|
|
0,28-0,3 |
Оранжево-желтый |
|
|
0,3-0,33 |
Красный |
|