2.3. Оптические методы контроля

2.3.1. Интерферометрия

^{Толщина пленки во многих случаях является одним из основных параметров, определяющих ее функциональные свойства. В качестве примера можно привести интерференционные покрытия в оптике, функциональные слои в микроэлектронике, тонкопленочные конденсаторы и др.}

^{Наиболее широко распространенными методами определения толщины пленок являются оптические методы, основанные на интерференции света. Оптические методы определения толщины тонких пленок или пластин, по-видимому, получили развитие раньше других методов, с тех пор, как Ньютон в 1740 году обнаружил, что цвет тонких пленок определяется их толщиной. Вследствие простоты метода, в настоящее время интерферометрия является одним из самых развитых методов для контроля процессов роста или травления пленок в реальном времени.}

^{Метод основан на явлении интерференции лучей равного наклона на поверхности плоско - параллельной пластины (рис. 1). Если падение луча на поверхность близко к нормальному и если пластина достаточно тонкая, расстояние между соседними интерференционными максимумами и минимумами столько велико, что вся площадь пластины окрашивается равномерно в один цвет.}

^{Если измеряется толщина диэлектрической пленки на металлической подложке, цвет пленки определяется также скачком фазы световой волны на поверхности раздела диэлектрик - металл. В результате пленка сравнивается с эталоном.}

⁰

^{ = В1отр + В2отр}

^цвет

^{Рис. 1. Интерференция лучей равного наклона на поверхности}

^{плоско - параллельной пластины}

^{Интерферометрия базируется на принципе интерференции световой волны и представляет собой метод, который позволяет исследовать изменения в толщине оптически прозрачных пленок в течение процесса их роста или травления. В этом методе монохроматическое излучение падает на полупрозрачную пленку, находящуюся на подложке. Интерференция возникает при сложении двух отраженных волн: от границы воздух - пленка и от границы пленка - подложка. Полная отраженная волна осциллирует. Осцилляции возникают благодаря различным оптическим пробегам волн, отраженных от границ воздух - пленка и от границы пленка - подложка, которые изменяются при увеличении или уменьшении толщины пленки. Период осцилляций связан с длиной волны, углом падения, коэффициентом преломления пленки.}

^{В данных методах о толщине пленки судят по экстремумам, наблюдаемым при отражении света от пленки. Коэффициент отражения света R от системы пленка - подложка зависит от: угла падения луча (), длины волны () и толщины пленки (d). Поэтому, регистрируя любую из зависимостей R = f(), R = f() или R = f(d), можно определить d. В общем, все методы определения толщины можно разделить на две группы. К первой относятся методы, с помощью которых определяют толщину после окончания процесса осаждения пленки (например, из зависимостей R = f(), R = f()). Способ определения d из зависимости R = f(d) относится ко второй группе «in-situ» методов контроля толщины.}

^{Хотя интерферометрия является одним из наиболее часто используемых диагностических методов (вследствие простоты в реализации и обработке результатов), она плохо применима для полупрозрачных и не применима для толстых металлических пленок.}