2 / 10
4
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2016. № 3
Введение.
Многослойные пленочные структуры широко применяют
при производстве большого числа современных устройств, в том числе
микросхем, жидкокристаллических и сенсорных экранов, солнечных
батарей [1]. Толщина слоев таких структур зачастую определяет основ-
ные характеристики производимых компонентов. Для повышения каче-
ства продукции необходимо проводить ее непрерывный контроль на
этапе производства. Чтобы выявить отклонения в параметрах слоев тре-
буются методы, которые позволяют осуществлять быстрое и одновре-
менно точное измерение распределения толщин слоев пленочных струк-
тур, использующихся в оптоэлектронных устройствах.
Для нахождения толщин пленочных покрытий используют такие
оптические методы, как эллипсометрия, оптическая рефлектометрия и
интерферометрия белого света [2–6]. Для высокоскоростного контроля
толщин в жестких вибрационных условиях наиболее подходящим из
перечисленных методов является метод оптической спектральной ре-
флектометрии [5], который включает в себя регистрацию спектра от-
ражения излучения пленочным покрытием и последующую обработку
этого спектра в целях нахождения неизвестных толщин [5, 6]. Этот ме-
тод также позволяет получить латеральное распределение толщин
многослойных пленочных структур.
В настоящей работе представлен метод измерения распределения
толщин многослойных пленочных структур на основе принципов оп-
тической спектральной рефлектометрии, описан метод определения
толщин пленочных покрытий по спектральным изображениям, приве-
дена схема экспериментального стенда с использованием перестраива-
емого акусто-оптического фильтра, а также рассмотрен метод, позво-
ляющий устранить неоднородности интенсивности спектральных
изображений. В заключительной части работы приведен пример изме-
рения параметров двухслойной пленочной структуры и анализ полу-
ченных результатов.
Метод нахождения толщины пленочного покрытия.
Коэффици-
ент отражения по интенсивности многослойного поглощающего пле-
ночного покрытия может быть вычислен матричным методом [8]. Для
слоистой среды, состоящей из
L
слоев, этот коэффициент определяют
из выражения
2
11
12
1
21
22
2
11
12
1
21
22
,
| |
L
L
L
L
M M p p M M p
R r
M M p p M M p
где
ij
M
— коэффициенты характеристической матрицы слоистой сре-
ды; для немагнитной среды коэффициент
ˆ cos ,
l
l
l
p n
1, , ,
l
L
(
ˆ
1 )
l
l
l
n n k
— комплексный показатель преломления материала.
Для случая нормального падения излучения матрица слоистой сре-
ды имеет вид