DE4211741B4 - Spectroscopic investigation method for a substance in the energy range of low absorption - Google Patents
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Abstract
Spektroskopische
Untersuchungsmethode für
einen Stoff im Energiebereich geringer Photonenabsorption (Energielücke) unter
Ausnutzung der Tatsache, dass die Reflektivität für einfallendes Licht, das parallel
zur Einfallsebene polarisiert ist, im Brewsterwinkel ein stark ausgeprägtes Minimum
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur kontaktfrei
und bei Umgebungstemperatur durchführbaren Ermittlung der Störstellencharakteristik
von Prüflingen
(40) in einem Regelkreis
• mit
einer Monochromator-Regelschleife zur Veränderung der Wellenlänge von
Sondenlicht in einem Wellenlängenbereich
von Ultraviolett bis Infrarot mit einer Auflösung von besser als 0,1 nm
iterativ eine punktweise Abtastung der Oberfläche des Prüflings (40) durchgeführt wird
und
• mit
einer Goniometer-Regelschleife zur Veränderung des Einfallswinkels
des zum Prüfling
(40) gelangenden Sondenlichts mit einer Winkelauflösung von
besser als 0,002 Grad, wobei der Einfallswinkel vornehmlich im Bereich
des Brewsterwinkels verstellt und derjenige Einfallswinkel hochgenau
bestimmt wird, bei dem das vom Prüfling (40) reflektierte, mit
hoher Empfindlichkeit detektierte Licht sein Intensitätsminimum
aufweist,
• aus
dem absoluten Wert...Spectroscopic investigation method for a substance in the energy range of low photon absorption (energy gap), taking advantage of the fact that the reflectivity for incident light, which is polarized parallel to the plane of incidence, has a pronounced minimum in the Brewster angle,
characterized in that
to the non-contact and at ambient temperature feasible determination of the impurity characteristic of DUTs (40) in a control loop
• using a monochromator control loop to change the wavelength of probe light in a wavelength range from ultraviolet to infrared with a resolution of better than 0.1 nm iteratively a point-by-point scanning of the surface of the specimen (40) is performed and
• with a goniometer control loop for changing the angle of incidence of the specimen (40) reaching probe light with an angular resolution of better than 0.002 degrees, the angle of incidence is adjusted primarily in the range of Brewster angle and the angle of incidence is determined highly accurate, in which the DUT (40 ) reflected light detected with high sensitivity has its intensity minimum,
• from the absolute value ...
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine spektroskopische Untersuchungsmethode für einen Stoff im Energiebereich geringer Photonenabsorption (Energielücke) unter Ausnutzung der Tatsache, dass die Reflektivität für einfallendes Licht, das parallel zur Einfallsebene polarisiert ist, im Brewsterwinkel ein stark ausgeprägtes Minimum aufweist.The The invention relates to a spectroscopic examination method for one Substance in the energy range of low photon absorption (energy gap) below Exploiting the fact that the reflectivity for incident light is parallel polarized to the plane of incidence, in the Brewster angle a pronounced minimum having.
Aus dem Artikel von S.A. Ahmed et al: „Optical refractive and reflective properties of resonantly absorbing media" in "J. Chem. Phys." Bd. 91, Nr. 7 (1. Oktober 1989) Seiten 3838 bis 3845 ist bekannt, dass durch Untersuchungen mit einem gebündelten Strahl von polarisiertem monochromatischen Licht an der Grenzfläche zwischen einem absorbierenden isotropen Medium und Luft über die Messung der Reflektivität bei beliebigen Einfallswinkeln oder Wellenlängen Aussagen zum Absorptionskoeffizienten und aus der Kenntnis des Brewsterwinkels Angaben zur Brechzahl des Mediums gemacht werden können. Der dazu verwendete Messaufbau enthält z.B. einen Laser, von dem polarisiertes gebündeltes Licht unter veränderbarem Einfallswinkel zum Prüfling gelangt, und Detektoren zum Messen der Intensitäten des einfallenden und des reflektierten Lichts.Out the article by S.A. Ahmed et al: "Optical refractive and reflective properties of resonantly absorbing media "in" J. Chem. Phys. "Vol. 91, No. 7 (October 1, 1989) pages 3838 to 3845 it is known that by investigations with a bundled beam of polarized monochromatic light at the interface between an absorbent isotropic medium and air over the measurement of reflectivity at any angle of incidence or wavelengths statements on the absorption coefficient and from the knowledge of the Brewster angle information on the refractive index of Medium can be made. The measurement setup used for this purpose contains e.g. a laser of which polarized bundled Light under changeable Angle of incidence to the test object and detectors for measuring the intensities of the incident and the reflected light.
Mit
dem in
In der US-Zeitschrift "Anal. Biochem." Bd. 145, Nr. 1 (1985) Seiten 106 bis 112 (H. Arwin et al: „A Reflectance Method for Quantification of Immunological Reactions on Surfaces") wird erwähnt, zur Quantifizierung der Schichtdicke eines organischen Materials auf einer reflektierenden Siliziumfläche die Tatsache auszunutzen, dass die Reflektivität für einfallendes Licht, das parallel zur Einfallsebene polarisiert ist, bei Stoffen mit geringer Absorption beim so genannten Brewsterwinkel ein stark ausgeprägtes Minimum aufweist. Dabei liegen die absoluten Werte des Reflexionskoeffizienten in den Minima der Reflektivität zwischen 0 und etwa 0,01 für Schichtdicken d von 0 nm bis 10 nm. Die Ausprägung dieser Minima ist deutlich für Änderungen des Einfallswinkels im Bereich von etwa 10 Grad zu erkennen.In the US magazine "Anal. Biochem. "Vol. 145, No. 1 (1985) pages 106 to 112 (H. Arwin et al: "A Reflectance Method for Quantification of Immunological Reactions on Surfaces ") is mentioned for Quantification of the layer thickness of an organic material a reflective silicon surface to take advantage of the fact that the reflectivity for incident light is parallel polarized to the plane of incidence, for substances with low absorption at the so-called Brewster angle a very pronounced minimum having. Here are the absolute values of the reflection coefficient in the minima of the reflectivity between 0 and about 0.01 for Layer thickness d from 0 nm to 10 nm. The expression of these minima is clear for changes to detect the angle of incidence in the range of about 10 degrees.
Die
aus
Grundlage für spektroskopische Untersuchungen bilden somit die aus der klassischen Lichttheorie bekannten optischen Erscheinungen wie Reflexion, Brechung, Polarisation und dgl. von Licht bestimmter Wellenlänge und deren Zusammenhang über z.B. Brechungsindex und Absorptionskoeffizient als jeweils spezifische Stoffeigenschaften.basis for spectroscopic Investigations thus form those of classical light theory known optical phenomena such as reflection, refraction, polarization and the like of light of a certain wavelength and their relationship via e.g. Refractive index and absorption coefficient as each specific Material properties.
Das technische Problem, das der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, derartige optische Erscheinungen an Materialien für Festkörper-, besonders für Halbleiter-Bauelemente, z.B. für optoelektronische Anwendungen bei deren Entwicklung, Herstellung, Behandlung und Optimierung nutzbar zu machen, um kontaktfrei und bei Umgebungstemperatur mit hoher Empfindlichkeit und hoher Auflösung Untersuchungen durchführen zu können, die eine eindeutige, präzise Materialcharakterisierung ermöglichen. Es ist also eine zuverlässige, einfach handhabbare und leicht auswertbare spektroskopische Untersuchungsmethode erwünscht, durch die Informationen vornehmlich zur Störstellencharakterisierung in Halbleitern, also über Unregelmäßigkeiten im Gitteraufbau und Verunreinigungen, d.h. über Defektzustände, deren energetische Lage und Dichte sowie ggf. auch über deren räumliche Verteilung und Häufigkeit zu erhalten sind.The technical problem underlying the invention is that Such optical phenomena on materials for solid state, especially for semiconductor devices, e.g. For optoelectronic applications in their development, production, Utilize treatment and optimization to contactless and at ambient temperature with high sensitivity and high resolution investigations carry out to be able to the one clear, precise Allow material characterization. So it's a reliable, easy to handle and easy to evaluate spectroscopic examination method desired, by the information mainly for the characterization of defects in Semiconductors, so over irregularities in grid construction and contaminants, i. about defect states, whose energetic position and density as well as possibly their spatial distribution and frequency to be obtained.
Hochempfindliche Gerätschaften, mit denen solche Untersuchungen durchgeführt werden können, finden Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit bezüglich der Auflösung bei mechanischen, optischen und elektronischen Komponenten und deren Stabilität sowie auch Rauschen usw.highly sensitive Appliances, with which such investigations can be carried out find Limits of their performance in terms of the resolution in mechanical, optical and electronic components and their stability as well as noise, etc.
Die Aufgabe wird durch eine spektroskopische Untersuchungsmethode der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß zur kontaktfrei und bei Umgebungstemperatur durchführbaren Ermittlung der Störstellencharakteristik von Prüflingen in einem Regelkreis
- • mit einer Monochromator-Regelschleife zur Veränderung der Wellenlänge von Sondenlicht in einem Wellenlängenbereich von Ultraviolett bis Infrarot mit einer Auflösung von besser als 0,1 nm iterativ eine punktweise Abtastung der Oberfläche des Prüflings durchgeführt wird und
- • mit einer Goniometer-Regelschleife zur Veränderung des Einfallswinkels des zum Prüfling gelangenden Sondenlichts mit einer Winkelauflösung von besser als 0,002 Grad, wobei der Einfallswinkel vornehmlich im Bereich des Brewsterwinkels verstellt und derjenige Einfallswinkel hochgenau bestimmt wird, bei dem das vom Prüfling reflektierte, mit hoher Empfindlichkeit detektierte Licht sein Intensitätsminimum aufweist,
- • aus dem absoluten Wert eines solchen Intensitätsminimums unter Bezugnahme auf eine als Referenz gemessene Intensität des zum Prüfling gelangten Sondenlichts unmittelbar der Wert der Reflektivität ermittelt wird und
- • aus dem ermittelten Einfallswinkel und der ermittelten Reflektivität in diesem Winkel über deren lichttheoretischen Zusammenhang mit dem Real- und Imaginärteil der dielektrischen Funktion ε der Brechungsindex n und der Extinktionskoeffizient k als optische Konstanten für die spezifischen Stoffeigenschaften des Prüflings an der Abtaststelle analytisch bestimmt werden, wobei von im Prüfling auftretenden Störstellen verursachte Änderungen der optischen Konstanten mit hoher Empfindlichkeit und Auflösung energetisch nachweisbar sind.
- • using a monochromator control loop to change the wavelength of probe light in a wavelength range from ultraviolet to infrared with a resolution of better than 0.1 nm iteratively a point-by-point scanning of the surface of the specimen is performed, and
- • with a goniometer control loop to change the angle of incidence of the probe light entering the specimen with an angular resolution of better than 0.002 degrees, the angle of incidence is adjusted primarily in the range of Brewster angle and the angle of incidence is determined at high precision, where the reflected from the specimen with high sensitivity detected light has its intensity minimum,
- The value of the reflectivity is determined directly from the absolute value of such an intensity minimum with reference to an intensity of the probe light which has been measured as a reference, and
- • the refractive index n and the extinction coefficient k are determined analytically from the determined angle of incidence and the determined reflectivity at this angle via their light-theoretical relationship with the real and imaginary part of the dielectric function ε, as optical constants for the specific material properties of the test object, where caused by occurring in the specimen defects caused changes in the optical constants are energetically detectable with high sensitivity and resolution.
Auf diese Weise kann selbsttätig in iterativen Suchläufen jeweils bei einer diskreten Wellenlänge des Sondenlichts der Brewsterwinkel, also derjenige Einfallswinkel hochgenau bestimmt werden, bei dem das vom Prüfling reflektierte, mit hoher Empfindlichkeit detektierte Licht sein Minimum aufweist. Der absolute Wert eines solchen Minimums führt unter Bezugnahme auf die als Referenz gemessene Intensität des zum Prüfling gelangten Sondenlichts unmittelbar auf den Wert der Reflektivität. Vom Prozessrechner werden außerdem die bei jedem Suchlauf zum Brewsterwinkel und zur Reflektivität ermittelten Werte für die Bestimmung der Ausgangslage für den Suchlauf bei einer nächsten diskreten Wellenlänge des Sondenlichts verwendet und schließlich durch Vergleich mit Werten, die nach Art eines Nomogramms als Tabelle abgespeichert sind, Daten zu Stoffeigenschaften – Brechungsindex und Absorptionskoeffizient – ausgegeben, mit denen ein Material eindeutig definiert wird. Den Zusammenhang zwischen den phänomenologisch bei der Beschreibung der Wellenausbreitung in einem Material eingeführten Größen n (Brechungsindex) und k (Extinktionskoeffizient) liefern dabei die in der mikroskopischen Theorie der optischen Eigenschaften berechneten Real- und Imaginärteile der komplexen Dielektrizitätskonstanten.On This way can be done automatically in iterative searches each at a discrete wavelength of the probe light the Brewster angle, Thus, the angle of incidence can be determined with high accuracy, in which that of the examinee reflected, detected with high sensitivity light its minimum having. The absolute value of such a minimum results Reference to the intensity of the examinee Probe light came directly to the value of reflectivity. From the process computer Beyond that which determined at each scan to Brewster angle and reflectivity Values for the determination of the starting position for the search at a next discrete wavelength of the probe light and finally by comparison with values, stored in the manner of a nomogram as a table, data to Material properties - refractive index and absorption coefficient - spent, with which a material is clearly defined. The relationship between the phenomenological variables n (refractive index) introduced in a material when describing wave propagation and k (extinction coefficient) provide the microscopic Theory of optical properties calculated real and imaginary parts of the complex dielectric constant.
Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, dass bei jedem Suchlauf der Brewsterwinkel hochgenau bestimmt wird. Das Kriterium hierfür bildet das absolute, mit hoher Empfindlichkeit detektierte Minimum der Intensität des vom Prüfling reflektierten, parallel zur Einfallsebene polarisierten Lichts. Im absorptionsfreien Fall verschwindet diese Reflexionskomponente vollständig. Das heißt aber, dass bereits eine geringfügige Abweichung von der Brewsterbedingung, z.B. durch Absorption an Störstellen, zu einem von Null verschiedenen Reflexionsanteil führt, der mit hoher Empfindlichkeit nachweisbar ist. Elektrische Untersuchungsmethoden wären für derartige Defektanalysen in Bereichen hoher Dotierstoffkonzentrationen und hoher Defektdichten nicht mehr anwendbar.From It is essential that with every search the Brewster angle highly accurately determined. The criterion for this is the absolute, with high sensitivity detected minimum of the intensity of the examinee reflected, parallel to the plane of incidence polarized light. In the absorption-free case, this reflection component disappears Completely. This means but that already a minor one Deviation from the Brewster condition, e.g. by absorption at impurities, leads to a non-zero reflection component, the is detectable with high sensitivity. Electrical examination methods would be for such Defect analyzes in areas of high dopant concentrations and high defect densities no longer applicable.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird als Prüfling ein Halbleiter verwendet.In an embodiment the invention is as a test object a semiconductor used.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die sich auf Maßnahmen zu einer weiteren Erhöhung der Empfindlichkeit beziehen, sehen z.B. eine Beeinflussung der Polarisation des Sondenlichts vor. Dazu kann in einer Regelschleife – bei dem im Suchlauf ermittelten Minimum des vom Prüfling reflektierten Lichts – die Polarisationsrichtung des einfallenden Sondenlichts bezüglich der Einfallsebene geprüft und präzise nachgestellt werden. Außerdem kann mittels eines Polarisationsmodulators die Polarisationsrichtung in geringem Maß im Bereich des vorhandenen Istwerts variiert werden; ergibt sich dabei für das Minimum der Intensität des reflektierten Lichts ein geringerer Absolutwert als zuvor, lässt sich auf diese Weise der für die Reflektivität ermittelte Wert präzisieren.advantageous embodiments of the invention, based on measures to a further increase in Refer to sensitivity, see e.g. an influence on the polarization of the probe light. This can be done in a control loop - in the in the search determined minimum of the light reflected from the specimen - the polarization direction the incoming probe light with respect to the plane of incidence and precisely adjusted become. Furthermore can by means of a polarization modulator, the polarization direction to a lesser extent Range of existing actual value can be varied; results from this for the Minimum of intensity the reflected light has a lower absolute value than before, can be in this way the for the reflectivity specify the value determined.
Zur Eliminierung von Störeinflüssen ist in einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, das zum Prüfling gelangende Sondenlicht zu choppen. Dies kann zweckmäßig durch Einsatz eines Lichtchoppers im Strahlengang des zum Prüfling gelangenden Sondenlichts und von Lock-In-Verstärkern in den Signalleitungen für die zum Prozessrechner geführten Ausgangssignale der beiden Detektoren erfolgen.to Elimination of disturbing influences is in another embodiment provided the invention, the coming to the test specimen light to chop. This can be useful Use of a Lichtchoppers in the beam path of the DUT reaching Probe light and lock-in amplifiers in the signal lines for the led to the process computer Output signals of the two detectors take place.
Rauschen mit seinen nachteiligen Auswirkungen bei der Messung der an sich geringen Intensität des vom Prüfling reflektierten, parallel zur Einfallebene polarisierten Lichts lässt sich vorteilhaft durch Kühlung der Detektoren gering halten. Es können dazu herkömmliche Temperaturregler für die Detektoren vorgesehen werden, mit denen photoelektrische Detektoren z.B. auf Siliziumbasis auf ca. – 15 °C, auf Germanium- oder Bleisulfid-Basis auf ca. – 30 °C gehalten werden.sough with its adverse effects on the measurement of itself low intensity of the examinee Reflected, parallel to the plane of incidence polarized light can be advantageous by cooling Keep the detectors low. It can be conventional Temperature controller for the detectors are provided with which photoelectric detectors e.g. based on silicon at about - 15 ° C, on germanium or lead sulfide base held at about - 30 ° C. become.
Mittels eines Messtisches, auf dem der Prüfling deponiert wird, kann eine ortsaufgelöste Untersuchung auf einfache Weise durch Verschieben des Prüflings in zwei Richtungen, senkrecht zur Normalen und zueinander, durchgeführt werden.through a measuring table on which the test specimen is deposited, can a spatially resolved Examination in a simple way by moving the test specimen in two directions, perpendicular to the normal and to each other, are performed.
Bei Ausführungsformen der Erfindung ist außerdem die Möglichkeit gegeben, dass der Prüfling auf unterschiedliche Temperaturen eingestellt wird. Untersuchungen über das Verhalten einer elektromagnetischen Welle optischer Frequenzen in einem Material mit der Temperatur als Parameter liefern zusätzliche Informationen zur Materialcharakterisierung und erleichtern z.B. auch die Vergleichbarkeit von Ergebnissen, die mit anderen Untersuchungsmethoden gewonnen wurden.at embodiments The invention is also the possibility given that the examinee is set to different temperatures. Studies on the Behavior of an electromagnetic wave of optical frequencies in provide a material with the temperature as a parameter additional Information on material characterization and facilitate e.g. also the comparability of results with other examination methods were won.
Im folgenden Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Lösung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:in the following embodiment the solution according to the invention is based on from drawings closer described. Showing:
und
and
Bei
einem Reflektrometer für
spektroskopische Untersuchungen gemäß
Auf
den Prüfling
Die
Detektoren
Eine erste Steuerschleife bewirkt die Verstellung des Einfallswinkels des Sondenlichts. Hierzu sind goniometrische Verstellungen z.B. von zwei der drei im Strahlengang gegenseitig aufeinander orientierten Systeme, dem für den einfallenden Lichtstrahl, dem Prüfling und dem zum Detektieren des reflektierten Lichtstrahls, erforderlich. Wird z.B. der einfallende Lichtstrahl nicht in seiner Richtung verändert und der Prüfling geschwenkt, muss der Detektor um den doppelten Winkel nachgeführt werden. Bleibt der Prüfling in seiner Lage fest stehen, sind die Systeme für den einfallenden und den reflektierten Strahl spiegelbildlich um gleichgroße Winkelbeträge zu schwenken.A first control loop causes the adjustment of the angle of incidence of the probe light. For this purpose, goniometric adjustments are e.g. of two of the three in the beam path mutually oriented Systems for the incident light beam, the specimen and the detector of the reflected light beam, required. If e.g. the incident The light beam has not changed in its direction and the specimen has been swiveled, The detector must be tracked at twice the angle. Remains the examinee are firm in its position, are the systems for the incoming and the reflected beam mirror image to swing equal amounts of angles.
Derartige goniometrische Verstelleinrichtungen müssen bei Ausführungsformen der Erfindung Winkelverstellungen von 0,002 Grad oder noch höher auflösend zulassen. Dazu sind herkömmliche Schrittmotoren sowie für Feineinstellungen auch piezoelektrische Bauelemente geeignet.such Goniometric adjustment must in embodiments allow the invention angular adjustments of 0.002 degrees or even higher resolution. These are conventional Stepper motors as well as for Fine adjustments also suitable piezoelectric components.
Eine
zweite Regelschleife dient dazu, das Ausgangssignal des hochempfindlichen
Detektors
Die beiden erwähnten Regelschleifen wirken bei den Suchläufen zur exakten Bestimmung des Brewsterwinkels nach dem nachstehend skizzierten Programmablauf zusammen.
- A: Vorgabe des vermuteten Brewsterwinkels – BW – und Vorgabe einer ersten diskreten Wellenlänge I0 (j = 0); Suchlauf i = 0
- B: Bestimmung der reflektierten Intensität IRp in
einem Winkelbereich von ± 10
Grad mit einer Auflösung
von besser als 0,1 Grad; dabei wird die Verstärkung V am Vorverstärker
32 automatisch auf Maximum ausgesteuert (Verstärkungsstufe Vi). Ergebnis: Verlauf von IRp0 im Bereich ± 10 Grad vom vermuteten BW; – automatische Bestimmung des Minimums von IRp0; Ergebnis: auf 0,1 Grad genaue Angabe des Minimums von IRp1 bezüglich BW. - C: Suchläufe i = i + 1 – Bestimmung des Winkelintervalls Wi derart, dass IRpi max. = IRp(i-1)max/10; – Goniometerpositionierung auf BW – Wi/2; – Verstärkungsstufe Vi = Vi-1 × 10; – Bestimmung von IRpi im Winkelintervall ± W; mit einer einstellbaren Winkelauflösung von etwa Wi/50; – automatische Bestimmung von BW aus IRpi = Min. und Rp aus IRpmin und IReferenz – Vergleich: Ist IRp min × 10 kleiner als 10: wenn ja: neuer Suchlauf i = i + 1; wenn nein: weiter bei D:
- D: Die größtmögliche Empfindlichkeitsstufe,
mit der BW aufgelöst
werden kann, ist erreicht; aus dem Nomogramm ergeben sich bei erster diskreter Wellenlänge.
- E: Suchläufe
bei zweiter, ... diskreter Wellenlänge
(j = j + 1) mit einer
Wellenlängenänderung
um 1 nm oder besser:
aus D werden bestimmt: W = Wi;
V = Vi.
– Monochromator: Einstellung
auf neue diskrete Wellenlänge;
– Goniometerpositionierung
auf BW – W1/2;
– Bestimmung von IRp im
Intervall BW ± W1/2;
– Abfrage: Ist Detektorsignal übersteuert
wenn
ja: neue Einstellung Vi = Vi/3
und erneut Bestimmung von IRp
wenn
nein: Abfrage: Ist Detektorsignal IRp max
kleiner 1/3 des
Gesamtbereichs:
wenn ja: neue Einstellung
Vi = Vi·3 und
erneute
Bestimmung von IRp;
wenn nein: Suchlauf
bei "C" mit Bestimmung von
IRp und BW bis "D".
– Vergleich:
Ist Wellenlängenbereich
vollständig
durchlaufen:
wenn ja: Programmende
wenn nein:
– Vergleich:
Ist BWneu = BWalt
wenn
ja: neuer Suchlauf "E"
wenn nein:
Verschiebung des Winkelintervalls um
- A: specification of the assumed Brewster angle - BW - and specification of a first discrete wavelength I 0 (j = 0); Search i = 0
- B: determination of the reflected intensity I Rp in an angular range of ± 10 degrees with a resolution of better than 0.1 degrees; while the gain V at the preamplifier
32 automatically set to maximum (gain stage V i ). Result: Course of I Rp0 in the range ± 10 degrees from the suspected BW; - automatic determination of the minimum of I Rp0 ; Result: Specification of the minimum of I Rp1 with respect to BW, which is accurate to 0.1 degrees. - C: search runs i = i + 1 - determination of the angular interval W i such that I Rpi max. = I Rp (i-1) max / 10; - goniometer positioning on BW - W i / 2; Amplification stage V i = V i-1 × 10; - Determination of I Rpi in the angular interval ± W; with an adjustable angular resolution of about W i / 50; - automatic determination of BW from I Rpi = min. And R p from I Rp min and I reference comparison: If I Rp min × 10 is less than 10: if yes: new search i = i + 1; if not: continue with D:
- D: The maximum sensitivity level at which BW can be resolved has been reached; from the nomogram arise at the first discrete wavelength.
- E: Searches at second, ... discrete wavelength (j = j + 1) with a wavelength change of 1 nm or better: from D are determined: W = W i ; V = V i . - monochromator: setting to new discrete wavelength; - Goniometerpositionierung on BW - W 1/2; - determination of I Rp in the interval ± BW W 1/2; - Query: Is the detector signal overdriven? if yes: new setting V i = V i / 3 and again determination of I Rp if no: query: Is detector signal I Rp max smaller than 1/3 of the total range: if yes: new setting V i = V i · 3 and redetermination from I Rp ; if no: search at "C" with determination of I Rp and BW to "D". - Comparison: Is the wavelength range completely traversed: if yes: End of program if no: - Comparison: Is B Wneu = BW old if yes: new search "E" if no: shift of the angular interval by
Die
Funktionsweise der weiter oben bereits erwähnten Komponenten, z.B. des
Polarisators
Das
in
Aus den Kurvenverläufen a und b ist zu entnehmen, dass die von der Störstelle verursachte Änderung der optischen Größen bei a – dem Brewsterwinkel – deutlicher in Erscheinung tritt als bei b – der Reflektivität -. Zur Identifizierung einer Absorptionsstelle ist es deshalb vorteilhaft, die Änderung des Brewsterwinkels – a – genauer zu untersuchen. Es zeigt sich, dass die energetische Lage der Lorentzlinie über den Wendepunkt in der zweiten Ableitung des Brewsterwinkels nach der Energie – Kurve c – genau zu bestimmen ist. Liegen größere Defektstrukturen vor, so kann es ausreichend sein, nur die Änderungen der reflektierten Intensität im Bereich des Brewsterwinkels als Funktion der eingestrahlten Lichtenergie zu betrachten.Out the curves a and b it can be seen that the change caused by the defect is due to the optical sizes a - the Brewsterwinkel - more clearly appears as in b - der Reflectivity -. It is therefore advantageous to identify an absorption site the change of the Brewster's angle - a - more exactly to investigate. It turns out that the energetic position of the Lorentz line over the Turning point in the second derivative of the Brewster angle after the Energy curve c - exactly is to be determined. Lying larger defect structures before, it may be sufficient only the changes of the reflected intensity in the range of the Brewster angle as a function of the irradiated light energy consider.
Für diese energetische Lage der Störstelle lassen sich aus dem Kurvenverlauf d der Realteil und aus dem Kurvenverlauf e der Imaginärteil der dielektrischen Funktion ε ablesen.For this energetic position of the impurity let the curve d be the real part and the curve e the imaginary part read the dielectric function ε.
Die
sich aus der klassischen Lichttheorie ergebenden Zusammenhänge zwischen
Brewsterwinkel, Reflektivität
und Real- und Imaginärteil
der dielektrischen Funktion sind analytisch bestimmbar und in
ε1 =
n2 – k2 und ε2 = 2nk 
ε 1 = n 2 -k 2 and ε 2 = 2nk
Die
Bei
der in
In
der Anordnung gemäß
Für ortsauflösende Untersuchungen
des Prüflings
Für die hochgenauen,
hochauflösenden
Untersuchungen können
im Wesentlichen marktgängige
Gerätschaften
eingesetzt werden. Als Monochromator
Temperaturregler
Über wesentliche Einzelheiten der Untersuchungsmethode mit einem Reflektometer gemäß der Erfindung ist nach dem für den Zeitrang der Anmeldung maßgeblichen Tag von den Erfindern in "Applied Physics Letters" Band 59 Nr. 12, 16. September 1991, Seiten 1470 bis 1472 berichtet worden.About essential Details of the examination method with a reflectometer according to the invention is after the for the seniority of the application relevant Day by the inventors in "Applied Physics Letters' Band 59, No. 12, September 16, 1991, pages 1470-1472.
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1992
- 1992-04-03 DE DE19924211741 patent/DE4211741B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
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|---|---|
| DE4211741A1 (en) | 1992-10-08 |
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