23.Контроль толщины диэлек плёнок интерференц методами

Исп-ся неконтактные оптические способы измерений, использующие явление интерференции в плёнке: метод отражательной интерференции с автоматич отсчётом толщины плёнки и с визуальным цветовым контролем.

Метод отражательной интерференции - регистрации интерференции отраженных от подложки с пленкой когерентных лучей света с известной длиной волны и опред толщины пленки по интенсивности суммарного свет потока. Исполнение: на пов-ть подложки с плёнкой направляется луч света от монохроматического источника (лазер). На пов-ти раздела «окружающая среда - плёнка - подложка» луч отражся и преломляется.

Ход лучей в системе «плёнка-подложка» при измерении толщины плёнки

луч I₁ и I₂ имеют оптич разность хода, пропорц удвоенной толщине контролир плёнки S = _~ 2h . При норм падении I₀ S = 2hn₂ . Для первого гашения вых пучка необходимо условие S = /2 ,

толщина плёнки:h= /4n₂

Это - в основе пр действия лазерного интерференционного прибора для контроля толщины диэлектрических плёнок в процессе их нанесения Суммарный оптич сигнал преобразуется в эл с пом фотоприёмника. Толщине наносимой плёнки, будет соответствовать разность хода лучей I₁ и I₂, на которой укладывается половина длины волны монохроматического излучения. Отсчитывая временной интервал от начала процесса и зная длину волны источника излуч и показатель преломления n₂, по кривой I=f(t) можно регистрир текущее значение толщины наносимой на подложку плёнки.

О птич схема лазерного интерфер прибора для контр толщины диэл плёнок:1 - лазер; 2-оптич окно; 3-трубчатый реактор; 4-зеркало; 5-пластина; 6 - ВЧ-индуктор; 7 - графитовый нагреватель; 8 – фотоприёмник

Визуальный цветовой метод контроля.:на св-ве тонких прозрачн плёнок, нанесённых на отражающую подложку, изменять свой цвет в зависимости от толщины. (интерференция световых лучей, отраж от границы раздела «окружающая среда-плёнка» и «плёнка-подложка», усиливающая световые лучи определенного цвета и гасящая лучи света другого цвета)

Условие существования интерференционных макс в отражённом свете, определяющих цвет пластин с плёнкой:2hn₂ = p , где p = 1,2,3... - порядок интерференции.

Если в пределах одного и того же порядка интерференции плёнка изменяет свою толщину на h, то длина волны, соответс максимуму отражения, сместится на , т.е.

2n₂(h+h) = p(+) , / = h/h . Ощущаемый глазом цвет интервал 30 нм.

При изменении технологии наращивания плёнки цветовая толщина должна быть экспериментально перепроверена и при необходимости откорректирована. Этот же метод применяется и для контроля плёнок фоторезиста.

24.Голографическая интерферометрия.

Голографические измерения: регистрация голограмм объекта, восстанавлен его изображение, количественная информация - в результате обработки полученного изображения. Способ регистрации основан на интерференции двух волн: волны отражённой или прошедш ч\з изделие (предметной волны E_n) и когерентной с ней опорной волны E_O с известным распред фаз. Образовавшаяся интерференц картина регистрируется на фотопластинке. Проявленная фотопластинка - голограмма. Для восстан исслед объёмного изобр на голограмму необх направить волну, совпад с опорной волной при записи. При встрече Е_n и Е_о в пр-ве образ сис-ма стоячих волн, мах соответствуют зонам, где интерферир волны в 1 фазе, а мин - в противофазе.

Если опорный ист и предмет находятся на одной оси перед фотопластинкой - голограмма однолучевая,(исп-ся один пучок света, часть котор образует предметную волну, а другая часть, прошедшая через объект без искажений - опорную волну).

Если опорный и предметный пучки падают на фотопластинку с разных сторон - голограммы отражательные.

В однолучевой схеме опорная волна формируется из волны, не рассеяной при прохождении через объект. В 2лучевой схеме и в схеме со встречн волнами Е_n и Е_о разделены в пространстве и падают на регистратор под разными углами.

Д вулучевая (а), однолучевая (б) схемы и схема со встречн волнами (в); г – сх восстановле изображений;1 - источник излучения; 2 - светоделитель; 3 - объектив; 4 - отражатели; 5 - исследуемое изделие; 6 - фотопластинка; 7 - голограмма; 8 – мнимое изображение; 9 - действительное изображение; 10 - плоскость приёма изображения

Метод голографической интерферометрии, позволяет регистрировать и осуществлять прямые измерения геометрических изменений на объекте. В основе - метод двойной экспозиции, когда на голограмме в разл моменты времени регистрируются два состояния изделия I₁=E²_n+ E²_O +2E_nE_OcosDj_{1 и} I₂=E²_n+E²_O+2E_nE_OcosDj₂При одинак времени экспозиции прозрачность получен негатива по амплитуде I=I₁+I₂= 2(E²_n + E²_O)+ 2E_nE_O(cosDj₁+cosDj₂) изменение формы объекта в промежутке между двумя экспозициями изменяют фазу предметной волны. При восстановлении результирующей голограммы два восстановл изображ интерферируют, образую голографическую интерферограмму. На восстановленном изображении появляются интерференционные полосы, те изменение объекта между экспозициями. Недостаток: контроль осуществляется не в реальном времени. Решение- исползовать метод получения интерферограмм, когда предметная волна от реального объекта интерферирует с волной, восстановленной с голограммы объекта в начальном состоянии (эталонной голограммы).