Способ определения оптических параметров тонких пористых пленок Советский патент 1991 года по МПК G01N21/43 

Изобретение относится к технологии обработки материалов и нанесения покрытий и может быть использовано в оптическом и электронном приборостроении.

Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых объектов, увеличение точности, определение истинного показателя преломления материала пленки за счет измерения поляризационных (более чувствительных к оптическим характеристикам пленки) параметров отраженного излучения.

Способ осуществляется следующим образом.

Пленка наносится на подложку,, которую размещают в замкнутом объеме, вакуу- мируют этот объем до полного опорожнения пор пленки от адсорбированных газообразных веществ. Затем производят измерения

параметров поляризации (относительных изменений разности фаз Д и отношения амплитуд гр) отраженного излучения и по соответствующей выбранной модели оптического строения пленки осуществляют расчет оптических параметров этой модели, например п3ф и толщины h (для однородной прозрачной пленки). Далее напускается газообразное вещество до давления, равного 0,1-0,95 от давления насыщенных паров для данной температуры. При этом вследствие конденсации происходит заполнение жидкостью объема поп с эффективным размером пор 3-1000А. В этих условиях измеряют параметры поляризации отраженного излучения и рассчитывают по выбранной модели оптические параметры. Совпадение значений толщин при измерениях, во-первых, под различными углами

Os

ю ел

со со

наклона падения излучения, во-вторых, до и после заполнения пор свидетельствует -о правильности примененной модели. Затем используют уравнение Лорентц-Лоренца

п|ф

р|ф1|+()

1

ч ( оI V Ч/ nI i

пЈф+2Ы+2 Цст+21.

0)

где пэф -измеренное в эксперименте значение показателя преломления пористой пленки в вакууме или в условиях заполнения пор сконденсированным веществом;

m - принимается для пустых пор равным показателю преломления вакуума (щ-fy а для заполненных - равным показателю преломления в жидком состоянии сконденсированного вещества для данной длины волны А,

Использование двух и более равнений {1} для соответственно двух и более измере-, иий (до и после заполнения пор соответствующим веществом) позволяет найти два неизвестных показателя: пористость - q и истинный показатель преломления материала пленки -- Пист.

Изобретение может быть применено для широкого диапазона пленок, подложек и конденсирующихся веществ. Измерения параметров поляризации отраженного излучения позволяют регистрировать и определять изменения оптических параметров с ошибкой ,01-0,0001 для пленок толщиной до 2000 и более ангстрем соответственно.

Приме р. К эллипсометру ,8 нм присоединяют камеру-приставку с входным м выходным окном и системой юстирогки обоазца. Образец с пленкой помещают в эту камзру, вакуумируют и измеряют эллипсо- летрические параметры Ди- при нескольких углах наклона излучения р. Затем достигают давление паров, например, воды тор и измеряют установившиеся значения Аи гр. Далее на ЭВМ по модели однородного прозрачного слоя рассчитывают пэф и h пленки.. Затем по уравнению (1) рассчитывают q и Пист. Измерения Ли проводят с ошибкой б А не более 5 и Л не более 3 что соответствует (после пересчета ,002, следовательно, ошибка определения пористости АсНХШ2

и истинного показателя преломления материала пленки Дпцст 0,002. Результаты измерений и расчетов представлены в таблице.

Из таблицы видно,-что пэф в различных

условиях разный и не соответствует истинному значению материала пленки Пист, кото- рый оказывается выше, чем п для кварцевого стекла и может быть объяснен

неполным выщелачиванием исходного стекла, содержащего компоненты с более высоким п. Несколько заниженное значение Пист в парах этилового спирта является результатом затрудненной диффузии молекул

спирта по сравнению с молекулами воды в парах пленки.-Эти данные позволяют сравнивать процесс формирования пленки в зависимости от состава стекла и других факторов.

Формула изобретения Способ определения оптических параметров тонких пористых пленок, заключающийся в нанесении пленки на подложку,

помещении ее в герметичную кювету, ваку- умировании кюветы, заполнении кюветы парами адсорбата, облучении пленки пучком света, измерении параметров отраженного света и определении эффективного

показателя преломления и пористости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых , повышения точности и определения истинного показателя преломления материала пленки, лосле вакуумирования кюветы облучают пленку пучком поляризованного света, измеряют относительные изменения разности фаз и отношения амплитуд поляризационных компонентов отраженного от пленки света, по которым определяют эффективный показатель преломления, после заполнения кюветы парами адсорбата вновнг облучают пленку пучком поляризованного света и измеряют т.е же поляризационные параметры, по которым определяют эффективный показатель преломления, а затем по значениям эффективных показателей преломления в вакууме и в условиях конденсации определяют пористость и истинный показатель преломления материала пленки.

Изобретение относится к технологии обработки материалов и нанесения покрытий и может быть использовано в оптическом и электронном приборостроении. Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых объектов, повышение точности и определение истинного показателя преломления материала пленки. Для этого пленку наносят на реальную подложку ва- куумируют, измеряют параметры поляризации отраженного излучения, по которым определяют эффективный показатель преломления, после заполнения пор сконденсированным газообразным веществом вновь измеряют параметры поляризации и определяют эффективный показатель преломления и затем по значениям показателей преломления в вакууме и в условиях конденсации определяют пористость и истинный показатель преломления материала пленки. 1 табл.