Спосіб еліпсометричного контролю якості поверхні кристалічних підкладок

Запропонований винахід відноситься до області контролю якості полірування підкладок кристалічних матеріалів і може бути використаний для виробництва напівпровідникових детекторів випромінювання на підприємствах електронної та оптоелектронної промисловості. Існуючі методи контролю якості поверхонь основані головним чином на візуальних спостереженнях поверхні зразків, по коефіцієнту відбивання за допомогою рефлектометра, або на реєстрації інтерференційної картини [1]. Недоліком даних методів є те, що вони є відносно грубими і не говорять про порушений поверхневий шар і тих атомних нанодефектах, які трапляються під шероховатою поверхнею. Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є винахід "Еліпсометричний спосіб контролю якості полірування деталей" [2], згідно якому установлюють кут падіння світла та азимут поляризатора та аналізатора еліпсометра, визначають еліпсометричні параметри та порівнюють їх з еталоном. В прототипі в якості джерела світла використовують ртутн у лампу ПРК-4, поляризатор та аналізатор являють собою поляроїди, приймач - підсилювач постійного струму з фотопомножувачем, зчленований з монохроматором, який виділяє лінію випромінювання 435нм. Всі елементи встановлено на столі гоніометра, який дозволяє вести відлік кута падіння. Аналізатор встановлено під фіксованим азимутом y відносно площини падіння. Поляризатор послідовно встановлюють під азимутом 0, 45, 90° відносно площини падіння. В ході досліджень вимірюють величини інтенсивності випромінювання І0, І45, І90 та по них розраховують еліпсометричні параметри tg r та cos D для еталону та зразка, порівнянням яких оцінюють якість деталей. Запропонований спосіб, порівняно з візуальними, дозволяє підвищити чутливість контролю якості полірування в 2-3 рази. Недоліком прототипу є те, що цей спосіб не враховує особливості кристалічних підкладок (всі можливі кристалографічні направлення, які лежать у площині кристалічної підкладки). У зв’язку з цим контроль може бути недостатньо точним. Також в прототипі представлено спосіб, який потребує громіздких розрахунків після проведених вимірювань. Задачею запропонованого винаходу є підвищення точності та продуктивності контролю якості кристалічних підкладок. Поставлена задача досягається там, що в способі еліпсометричного контролю якості полірування деталей, який полягає в тому, що установлюють кут падіння світла та азимут поляризатора та аналізатора еліпсометра, вимірюють еліпсометричні параметри порівнянням з еталоном, який відрізняється тим, що для еталону установлюють кут падіння світла рівним куту Брюстера даного матеріалу, а азимут поляризатора та аналізатора еліпсометра установлюють під кутом 90°, потім обертають еталон від 0° до 180° навколо осі, перпендикулярної до контрольованої площини, фіксують максимальне значення інтенсивності відбитого світла, замінюють еталон на контрольований зразок, фіксують максимальне значення інтенсивності відбитого променя при його обертанні від 0° до 180°, а якість контрольованого зразка визначають порівнянням максимального значення інтенсивності для зразка з максимальним значенням інтенсивності для еталона. В способі використано залежність зміни інтенсивності відбитого поляризованого світла від наявності та кількості на відбивній поверхні мікроскопічних тріщин та інших дефектів. Позитивний ефект від використання даного оптичного рішення пов'язаний з тим, що при обертанні від 0° до 180° враховуються всі можливі кристалографічні направлення, які лежать у площині кристалічної підкладки, а кут Брюстера забезпечує найбільшу чутливість до якості поліровки (оскільки наявність атомних дефектів зменшує tg jБр = n ), показник заломлення при наявності порушених поверхневих шарів, що підви щує точність. Оскільки запропоноване рішення не потребує тривалих вимірювань та розрахунків, продуктивність дослідження підвищується в 2-3 рази. Для реалізації запропонованого способу нами було обрано зразки напівпровідникового кремнію та арсеніду галію у вигляді шайб діаметром 20мм і товщиною 1мм. Приладом контролю якості полірування кристалічних підкладок був обраний лазерний нуль-еліпсометр ЛЕФo 3М-1 (l = 6328 A ), побудований за схемою поляризатор - зразок - аналізатор, з предметним столиком, що обертається. Діаметр вихідного променя обирали 1-2мм, щоб зменшити похибку від геометрії контрольованої поверхні. Контроль якості проводять наступним чином: на предметний столик розміщують еталон, виставляють кут падіння світла на еталон рівним куту Брюстера даного матеріалу, досягають мінімальної інтенсивності відбитого поляризованого світла шляхом схрещування поляризатора та аналізатора, потім повертають еталон шляхом обертання предметного столика від 0° до 180° і спостерігають зміну інтенсивності відбитого світла. Із отриманих даних знаходять максимальне значення, яке буде критерієм якості еталона. Потім подібні виміри проводять для досліджуваних зразків і порівнюють отримане максимальне значення зі значенням для еталону. Таким чином, спосіб, що заявляється, дозволяє підвищити точність контролю при його спрощені. Література. 1. В.В. Пасынков, B.C. Сорокин, Материалы электронной техники, Москва, Высшая школа, 1986г., 367с.; 2. А.А. Дворский, В.П. Маслов. Т.С. Мельник, В.Л. Одарич, Способ контроля качества полирования деталей, а.с. СРСР 1142764 від 28.02.85р. бюл. №8.