この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の作成に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令のPart 1 で説明されています。特に、さまざまな種類の ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令のPart 2 の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)
このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。
規格の自発的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および技術的貿易障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) の原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html .
この文書は、技術委員会 ISO/TC 107, メタリックおよびその他の無機コーティングによって作成されました。
序章
エリプソメトリー測定法は、光学遠視野の偏光を使用する位相敏感反射法です。長い間、エリプソメトリーは、半導体技術の分野、特に統合生産の分野における非侵襲的測定方法として、最初は単一波長として、次に複数波長として、後に分光測定方法として確立されてきました。 .
エリプソメトリーによって、任意の材料の光学定数または誘電率、ならびに少なくとも半透明の層または層システムの層厚を決定することができます。エリプソメトリーは間接的な測定方法であり、その分析はモデルの最適化に基づいています。手続き原理によって異なる測定量は、エリプソメトリック ファクターΨ (Psi, 振幅情報) およびΔ (デルタ、位相情報) に変換されます。 ) は、パラメータ化された適合によって決定されます。
エリプソメトリーは、理想的な層基板システムの 0.1 nm の層厚感度に相当する、エリプソメトリー転送量ΨおよびΔに関して高い精度を示します。その結果、測定方法は、表面特性のわずかな不一致でも確認できます。これは、材料表面の均一性と等方性に密接に関連しています。高精度を達成するためには、正確に同じ測定ポイントで測定を実行することが、不均一な材料の前提条件です。異方性材料の材料表面に対する入射面の向きにも同じことが当てはまります。
層の厚さの値などの絶対精度は、材料表面を記述するために選択したモデルの品質に大きく依存します。 Si ウエハー上の SiO 2 (理想的な透明層) (均質で等方性の材料特性を備えたほぼ原子的に滑らかな基板表面) などの理想的な層基板システムの場合、層の厚さの精度は実際に正確な値に達する可能性があります。理想的な方法でレイヤー基板システムの現実。不均一、異方性、汚染、多成分、損傷、不完全または粗い表面または層の場合、層の厚さの決定の精度は大幅に低下する可能性があり、通常は選択したモデルの品質に依存します。
これらの制限にもかかわらず、エリプソメトリーは強力な手順であり、材料のフィンガープリント (モデリングなし) を可能にするか、光学定数と誘電率 (0.001 に最も近い) または層の厚さ (0.1 nm に最も近い) のモデルベースの決定を可能にします。約 0.1 nm から約 10 µm までの幅広い層厚範囲 (特殊な場合は 100 µm を超える)
1 スコープ
このドキュメントは、UV-VIS-NIR スペクトル範囲での光学定数と誘電率、および認定試験所によるインライン生産管理、品質保証、および材料開発の分野における層厚を決定する方法を規定しています。
スタンドアロンの測定システムに適用できます。結果の不確かさの表示は、ISO/IEC Guide 98-3 に準拠しています。
2 参考文献
以下のドキュメントは、その内容の一部またはすべてがこのドキュメントの要件を構成するように、本文で参照されています。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
- ISO/IEC Guide 98-3, 測定の不確かさ — Part 3: 測定における不確かさの表現へのガイド (GUM:1995)
3 用語、定義、記号および略語
3.1 用語と定義
このドキュメントには、用語と定義は記載されていません。
ISO と IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。
3.2 記号と略語
| アイコンまたは 略語 | 説明 |
| P | 偏光子 |
| C | 補償器 |
| S | サンプル |
| A | アナライザ |
| 興味がある点 | 表面の法線と入射光の伝搬方向によって形成される光の入射面。 |
| ポップ | 電場ベクトルと入射光の伝搬方向によって形成される光の偏光面。 |
| Ψ , Δ | ISO/IEC 17025 などに準拠した、格納される生データとして機能するエリプソメトリック転送量 Psi および Delta |
| φ | 入射光波と入射軸の間の入射角。 |
| d | 層の厚さ |
参考文献
| [1] | M 生まれ、ウルフ E 光学の原理: 光の伝播、干渉、および回折の電磁理論。ペルガモンプレス、ニューヨーク、アメリカ、1959年 |
| [2] | Azzam RMA, Bashara NM, エリプソメトリーおよび偏光、North-Holland Pub. Co.、1977; ISBN 978‑0444870162 |
| [3] | Roeseler A.、赤外線分光エリプソメトリー、Academie-Verlag, ベルリン、1990; ISBN 978‑3055006234 |
| [4] | Tompkins HG, McGahan WA, Spectroscopic Ellipsometry and Reflectometry: A User's Guide, John Wiley & Sons, 1999 年。 ISBN 978-0471181729 |
| [5] | Schubert M.、「半導体層構造に関する赤外線エリプソメトリー: フォノン、プラズモン、およびポラリトン」、Springer Tracts in Modern Physics, Vol. 209, Springer, 2004; ISBN 978-3540232490 |
| [6] | Tompkins HG, Irene EA, (Eds.), Handbook of Ellipsometric, William Andrew Pub., Springer, 2005; ISBN 978-3540222934 |
| [7] | Fujiwara H.、分光エリプソメトリー: 原理と応用、John Wileyn & Sons, 2007; ISBN 978-0470016084 |
| [8] | Losurdo M.、Hingerl K.、(編)、Nanoscale でのエリプソメトリー、Springer, 2013 年。 ISBN 978‑3642339561 |
| [9] | Hinrichs K., Eichhorn K.-J., (Eds.), Ellipsometric of Functional Organic Surfaces and Films , Springer, 2014; ISBN 378-3642401282 |
| [10] | ISO/IEC 17025, 試験所および校正所の能力に関する一般要件 |
| [11] | DIN 5098, エリプソメトリー |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 107, Metallic and other inorganic coatings.
Introduction
The ellipsometry measuring method is a phase-sensitive reflection technique using polarized light in the optical far-field. Over a long time, ellipsometry has been established as a non-invasive measuring method in the field of semiconductor technology — especially within the integrated production — in the first instance as a single-wavelength, then as a multiple-wavelength and later as a spectroscopic measuring method.
By means of ellipsometry, optical or dielectric constants of any material as well as the layer thicknesses of at least semi-transparent layers or layer systems can be determined. Ellipsometry is an indirect measuring method, the analysis of which is based on model optimization. The measurands, which differ according to the procedural principle, are converted into the ellipsometric factors Ψ (Psi, amplitude information) and Δ (Delta, phase information), based on which the physical target figures of interest (optical or dielectric constants, layer thicknesses) will then be determined by means of a parameterized fit.
Ellipsometry shows a high precision regarding the ellipsometric transfer quantities Ψ and Δ, which can be equivalent to a layer thickness sensitivity of 0,1 nm for ideal layer substrate systems. As a result, the measuring method can verify even the slightest discrepancies in the surface characteristics. This is closely linked to the homogeneity and the isotropy of the material surface. In order to achieve high precision, carrying out measurements at the exact same measuring point is a prerequisite for inhomogeneous materials. The same applies to the orientation of the incident plane relative to the material surface for anisotropic materials.
The absolute accuracy, e.g. of layer thickness values, substantially depends on the quality of the chosen model for describing the material surface. For ideal layer substrate systems, such as SiO2 (ideal transparent layer) on a Si wafer (nearly atomically smooth substrate surface with homogeneous and isotropic material properties), the accuracy of the layer thickness can indeed reach the precision values, since the model describes the reality of the layer substrate system in an ideal manner. For inhomogeneous, anisotropic, contaminated, multi-component, damaged, imperfect or rough surfaces or layers, the accuracy of the layer thickness determination can be significantly lower and generally depends on the quality of the chosen model.
Despite these limitations, ellipsometry is a powerful procedure, which either enables material fingerprints (without modelling) or which allows a model-based determination of optical and dielectric constants (to the nearest 0,001) or of layer thicknesses (to the nearest 0,1 nm) within a broad layer thickness range of approximately 0,1 nm up to approximately 10 µm (in special cases exceeding 100 µm).
1 Scope
This document specifies a method for determining optical and dielectric constants in the UV-VIS-NIR spectral range as well as layer thicknesses in the field of at-line production control, quality assurance and material development through accredited test laboratories.
It is applicable to stand-alone measuring systems. The presentation of the uncertainty of results conforms to ISO/IEC Guide 98-3.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
- ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995)
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
3.2 Symbols and abbreviated terms
| Symbol or abbreviated term | Description |
| P | polarizer |
| C | compensator |
| S | sample |
| A | analyzer |
| POI | plane of incidence of light, formed by the normal to the surface and the direction of propagation of the incident light |
| POP | plane of polarization of light, formed by the electric field vector and the direction of propagation of the incident light |
| Ψ, Δ | ellipsometric transfer quantities Psi and Delta, which serve as raw data to be stored, e.g. in accordance with ISO/IEC 17025 |
| φ | angle of incidence between the incident light wave and the axis of incidence |
| d | layer thickness |
Bibliography
| [1] | Born M., Wolf E., Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference, and Diffraction of Light. Pergamon Press, NY, USA, 1959 |
| [2] | Azzam R.M.A., Bashara N.M., Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland Pub. Co., 1977; ISBN 978‑0444870162 |
| [3] | Roeseler A., Infrared Spectroscopic Ellipsometry, Akademie-Verlag, Berlin, 1990; ISBN 978‑3055006234 |
| [4] | Tompkins H.G., McGahan W. A., Spectroscopic Ellipsometry and Reflectometry: A User’s Guide, John Wiley & Sons, 1999; ISBN 978‑0471181729 |
| [5] | Schubert M., Infrared Ellipsometry on Semiconductor Layer Structures: Phonons, Plasmons, and Polaritons, Springer Tracts in Modern Physics, Vol. 209, Springer, 2004; ISBN 978‑3540232490 |
| [6] | Tompkins H.G., Irene E.A., (Eds.), Handbook of Ellipsometry, William Andrew Pub., Springer, 2005; ISBN 978‑3540222934 |
| [7] | Fujiwara H., Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications, John Wileyn & Sons, 2007; ISBN 978‑0470016084 |
| [8] | Losurdo M., Hingerl K., (Eds.), Ellipsometry at the Nanoscale, Springer, 2013; ISBN 978‑3642339561 |
| [9] | Hinrichs K., Eichhorn K.-J., (Eds.), Ellipsometry of Functional Organic Surfaces and Films, Springer, 2014; ISBN 378‑3642401282 |
| [10] | ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories |
| [11] | DIN 50989 (all parts), Ellipsometry |