OPTICAL MEASUREMENT OF A HIGHLY ABSORBING FILM LAYER OVER HIGHLY REFLECTIVE FILM STACKS

• Main Authors: KRISHNAN, Shankar, YGARTUA, Carlos L
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 23.05.2019
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; SEMICONDUCTOR DEVICES

Apparatus and methods for performing optically based film thickness measurements of highly absorbing films (e.g., high-K dielectric films) with improved measurement sensitivity are described herein. A highly absorbing film layer is fabricated on top of a highly reflective film stack. The highly reflective film stack includes one or more nominally identical sets of multiple layers of different, optically contrasting materials. The highly reflective film stack gives rise to optical resonance in particular wavelength ranges. The high reflectance at the interface of the highly absorbing film layer and the highly reflective film stack increases measured light intensity and measurement sensitivity. The thickness and optical dispersion of the different material layers of the highly reflective film stack are selected to induce optical resonance in a desired wavelength range. The desired wavelength range is selected to minimize absorption by the highly absorbing film under measurement. L'invention concerne un appareil et des procédés pour effectuer des mesures d'épaisseur de film basées sur l'optique de films hautement absorbants (par exemple, des films diélectriques à constante K élevée) avec une sensibilité de mesure améliorée. Une couche de film hautement absorbant est fabriquée au-dessus d'un empilement de films hautement réfléchissants. L'empilement de films hautement réfléchissants comprend un ou plusieurs ensembles nominalement identiques de multiples couches de matériaux de contraste optique différents. L'empilement de films hautement réfléchissants génère une résonance optique dans des plages de longueurs d'onde particulières. La réflectance élevée à l'interface de la couche de film hautement absorbant et de l'empilement de films hautement réfléchissants augmente l'intensité lumineuse mesurée et la sensibilité de mesure. L'épaisseur et la dispersion optique des différentes couches de matériaux de l'empilement de films hautement réfléchissants sont sélectionnées pour induire une résonance optique dans une plage de longueurs d'onde souhaitée. La plage de longueurs d'onde souhaitée est sélectionnée pour réduire au minimum l'absorption par le film hautement absorbant pendant la mesure.