Спосіб визначення оптичних параметрів поглинальних плівок

Спосіб визначення оптичних параметрів поглинальних плівок, який відрізняється тим, що Для отримання необхідних рівнянь ВІДОМІ декілька способів Один з них полягає у варіюванні кута падіння випромінювання на поверхню зразка, інший полягає у проведенні еліпсометричних вимірювань в імерсійних середовищах (див Пшеницын В И , Абаев М И , Лызлов Н Ю Эллипсометрия в физико-химических исследованиях Л Химия, 1986, 152с) Найбільш близьким до запропонованого нами способу є останній, оскільки він дозволяє отримання необхідних даних з мінімальною похибкою шляхом прямих алгебраїчних обчислень Його і приймемо в якості прототипу Метод заміни середовища володіє рядом недоліків Сюди можна віднести складність точного виготовлення кювет для імерсійних вимірювань, необхідність юстирування зразка у кюветі, і пов'язану з цими обставинами додаткову похибку Запропонований спосіб відрізняється від прототипу тим, що варіюється нижнє напівнескінченне середовище, роль якого відіграє імерсійна рідина Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом винаходу є спрощення реалізації і підвищення точності еліпсометричного методу при використанні імерсійним вимірювань Винахід поясняться кресленнями, де - на фіг 1 показана схема еліпсрмртричних вимірювань за запропонованим способом, - на фіг 2 показані залежності точності визна ю 00 48594 чення оптичних параметрів алюмінієвої плівки на склі К-8 за запропонованим, методом і методом заміни середовища, що взятий за прототип в залежності від товщини плівки d (игр~ *ш На графіку а показані залежності похибки — при визначенні оптичної товщини за запропонованим методом (крива 1) і методом заміни середовища (крива 2) На графіку б показані залежності уявної частини оптичної товщини при и визначенні за запропонованим методом (крива 3) та методом заміни середовища (крива 4) На графіку в показані залежності похибки — п при визначенні дійсної частини показника заломлення плівки за запропонованим методом (крива 5) і методом заміни середовища (крива 6) На графіку г показані залежності похибки ^ при визначенні уявної частини показника заломлення за запропонованим методом (крива 7) і методом заміни середовища (крива 8) Для реалізації способу необхідна наявність таких елементів рівнобічна призма 1, на основу якої нанесена плівка 2, кювета 3 з імерсійною рідиною 4, еліпсометр, плечі якого позначені позиціями 5 і 6, система фіксації зразка 7, яка має вигляд порожнистого циліндра Для здійснення способу необхідно виконати такі процедури Встановити призму 1 із плівкою 2 за допомогою фіксуючої системи 7 у кюветі 3 Налити імерсійної рідини 4 таким чином, щоб вся поверхня плівки мала з нею повний контакт Встановити кювету на предметний столик еліпсометра і провести вимірювання Ці процедури повторюються при заміні імерсійної рідини 4 на іншу Таким чином, реалізується необхідна КІЛЬКІСТЬ експериментальних ситуацій Можливість здійснення способу підтверджується приведеним нижче прикладом Проводилося дослідження оптичних параметрів плівки з алюмінію товщиною 11нм, що отримана методом термовакуумного розпилення на підложці з оптичного скла К-8 Для еліпсометричних досліджень використовувався лазерний нуль-елідсометр ЛЄФ-ЗМ-1 з робочою довжиною хвилі лазера X = 632 8нм Грані призми були нахилені до горизонталі під кутом Ф2 = 60°, плечі еліпсометра були встановлені у положення коли кут між ними складав 2ф2 = 120° Для першої експериментальної ситуації, де в якості нижнього середовища використовувалося повітря (поі = 1 0), значення поляризаційних кутів складали Ді = 147 259°, ч>і - 42 133°, у другій експериментальній ситуації, де використовувалася імерсійна рідина - толуол (пог - 1 498), значення поляризаційних кутів складали Дг = 147 385°, \\>2 = 42 114° Для розрахунків оптичних параметрів плівки було використано таку систему рівнянь U) '-Рг де Y-ip-i, YiP2, - узагальнені адмітанси для ркомпоненти електричного вектору випромінювання, Y-ip-i, YIPI - узагальнені адмітанси для sкомпоненти електричного вектору випромінювання в кожній з експериментальних ситуацій Узагальнені адмітанси визначаються за формулами Абелє •Ш) • v -„ Вал**» {2) •*1.Ї-Ї ^ де і - уявна одиниця, uopi, иорг - адмітанси для р-компоненти, a uosi, Uos2 - адмітанси для sкомпоненти електричного вектору нижнього напівнескінченного середовища в кожній з експериментальних ситуацій, які визначаються за формулами (3} u 0S1 = 2 sin ( Ф 2 ), u 0 S2 = де поі, пог - коефіцієнти заломлення імерсійної рідини, що відіграє роль нижнього середовища в кожній експериментальній ситуації, П - коефіцієнт 2 заломлення прозорої призматичної підложки, що відіграє роль верхнього середовища, ф - кут па2 діння випромінювання на плівку, ІНР, UIS - адмітанси плівки ВІДПОВІДНО для р- та s- компоненти електричного вектору, які визначаються за формулами ..„_ "і2 ..„ (4) де пі - комплексний показник заломлення плівки, що вивчається, 5і - фазова товщина, що визначається за формулою 5 1 = - ^ • U1S •d. (5) де X - довжина ХВИЛІ випромінювання, d - оптична товщина ПЛІВКИ, яка вивчається Адмітанси игр, U S У системі рівнянь (1) можна визначити за 2 формулами U 2P= (6) величини рі, рг - ВІДНОСНІ коефіцієнти відбивання для кожної з експериментальних ситуацій, що визначаються за формулою p = tg(H/)-exp(i-A) (7) Після проведення розрахунків із застосуванням комп'ютерної системи MATHCAD 2000 Professional було отримано значення оптичних 48594 6 нієвої плівки на ПІДЛОЖЦІ зі скла К-8 запропонованого методу у порівнянні з методом, що взятий за прототип, і результати якого представлені на фіг 2 виявлено, що запропонований метод дає результати ТОЧНІШІ, при врахуванні тієї обставини, що вимірювання здійснюються швидше на 10 - 15хв Таким чином, спосіб дає надійніші результати і одночасно є більш простим у використанні параметрів плівки Коефіцієнт заломлення отримано рівним ги = 1 39 - 7 5і, а оптична товщина 2 дорівнювала d = 10 + 2 086 х 10 і Уявна частина оптичної товщини обумовлена похибкою чисельних методів, що закладені у програмній реалізації системи MATHCAD, і її можна відкинути Під час аналізу впливу експериментальної похибки на точність в залежності від товщини алюмі 10 20 аг п ' 02 015 в \ 01 005 - \ % ' 20 Фіг 1 1 0 1 0 — • — — * \ 2 0 • 40 г * 0 зо 5 0 5 т -\ -V 8 10 1 20 ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 2 Ш •