Оценка погрешностей измерения толщин многослойных пленочных покрытий методом спектральной рефлектометрии

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 3

УДК 534:535

DOI: 10.18698/0236-3933-2017-3-4-12

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИН

МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ

СПЕКТРАЛЬНОЙ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ

В.Г. Цепулин

v.tsepulin@bmstu.ru

В.Л. Толстогузов

Р.О. Степанов

В.Е. Карасик

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация

Аннотация

Ключевые слова

Представлен подход, позволяющий провести оценку

случайной погрешности измерения толщин много-

слойных пленочных покрытий методом спектральной

рефлектометрии. При разработке оценочных выраже-

ний использована линеаризованная регрессионная

модель. Проведенные измерения образца эталонного

покрытия показали, что расхождение оценок случай-

ной погрешности, полученных с помощью предложен-

ного подхода, с экспериментальными значениями

составляют не более 30 % для толщин, измеренных с

субнанометровой точностью

Многослойные пленочные струк-

туры, рефлектометрия, профи-

лометрия, тонкие пленки, по-

грешность измерения толщин

Поступила в редакцию 28.11.2016

©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках

научного проекта № 14-08-01103 А

Введение.

Оценка погрешностей является неотъемлемой частью процесса изме-

рения толщин пленочных покрытий. В общем случае для получения оценочных

значений полученных погрешностей необходимо составить математическую мо-

дель, учитывающую погрешности, вносимые в измерение всеми составляющими

компонентами измерительной системы. Построение этой модели является слож-

ной задачей и не всегда оказывается возможным. Представленный в настоящей

работе подход позволяет оценить случайные погрешности измерения толщин по

спектральным измерениям коэффициента отражения без использования такой

модели. Полученная оценка проведена на основе значения функции невязки, рас-

считанного в процессе определения толщин слоев пленочной структуры.

Математическая модель для оценки погрешностей толщин.

Метод спек-

тральной рефлектометрии [1, 2] предполагает проведение нескольких измере-

ний коэффициента отражения пленочного покрытия на различных длинах

волн. Проведенные измерения и теоретическая зависимость коэффициента от-

ражения от длины волны, которая может быть описана с помощью выражений,

приведенных в работе [3] (см. (1.6.39), (1.6.41), (1.6.49)–(1.6.50)), позволяют

определить толщины слоев пленочной структуры. Для этого применяют нели-