Способ определения качества поверхности диэлектрических волноводных пленок Советский патент 1981 года по МПК G01B11/30 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, конкретно к тонкопленочной электронике и оптоэлектронике и может быть использовано в волноводной оптике и контрольно измерительных операциях технологии микроэлектроники. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к . предлагаемому является способ-определения качества поверхности диэлек рических ВОЛНОВОДНЫХ пленок, заключающийся в том, что на контролируемый участок пленки под углом к ней направляют излучение, регистрируют интенсивность выходящего из пленки излучения в диапазоне углов от О до 180°, строят расчетные кривые распределения интенсивности рассеиваемого в пленке излучения при различных значениях величины среднеквадратичной шероховатости и определяют качество поверхности 1. Недостаток известного способа заключается в необходимости регистрации большого количества значений . интенсивности выходящего излучения, построении расчетных кривых с испол зованием ЭВМ, т.е. трудоеглкость про цесса контроля и его недостаточная точность i Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса контроля. Поставленная цель достигается тем, что регистрируют два максимальных значения интенсивности выходящего из пленки излучения в интервале углов 0-90°, определяют их отношение и по графику зависимости величины средних поперечных размеров поверх-ностных дефектов от отношения интенсивностей и известной зависимости от среднеквадратичной шероховатости поверхности определяют качество поверхности диэлектрических волноводных пленок. На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 угловые диаграммы многомодовых волноводных пленок; на фиг. 3 - зависимость средних поперечных размеров повер}еностных дефектов от отношения интенсивностей для двухмодового и че тйрехмодового волноводов. Суть способа поясняется диаграммой (фиг. 2), где 3 - максимум рассеяния при углах.Q 90(так называемое рассеяние вперед), f - угол максимума 1 , соответственно для углов

0.9 90 имеет 1 и Q- IQ - максимум мощности, рассеий.аемой под углом 90 к поверхности волновода. Вид кривых и величины указанных максимумов , 10 сильно зависят от средних поперечных размеров дефектов поверхности (в). Влияние параметра В на характер угловых диаграмм рассеяния наиболее наглядно .выражается зависимостями Г (В), где 1 - или /1 для двухмодового я четырехмодового волноводов, соответственно (см. фиг. 3). Расчет таких зависимостей для самых различных значений параметров диэлектрических пленок, толщины и показателя преломления, показывает,, что форм кривых является практически неизменной. Параметр В можно определить из кривых фиг. 3, если значения величины В лежат в диапазоне порядка 10500 нм.

Пленки оксинитрида кремния SiO)(N толщиной 1,б мкм и коэффициентом преломления 1,59 осаждают на подложки из окисленного полированного кремния, при этом пленки поддерживают четыре направляемые моды ТЕ поляризации.

Перед началом измерений для указанных параметров пленок рассчитывают графическую зависимость отношений двух максимумов интенсивности рассеиваемого волноводной пленкой. излучения при различных значениях параметра В (см. фиг. 3)-. Значения параметра В в образцах, взятых для построения зависимости, определяют методом электронной микроскопии. В дальнейшем, построенная зависимость Т (В), используется как калибровочная кривая.для определения средних поперечных размеров поверхностных дефектов (В) ..

Устройство, реализующее способ, содержит (фиг. 1) лазер 1, поляризатор 2, прерыватель 3 светового потока, линзу 4, столик 5 гониометра, призму б, установленную на контролируемый участок диэлектрической волноводной пленки 7, фотоприемник 8, и поворотный узел 9 гониометра.

Способ реализуется следующим образом.

Пленку с призмой б связи размещают на столике 5 гониометра таким образом чтоконтролируемый участок поверхности пленки находится на оси поворотного узла 8 гониометра. Луч

лазера 1 направляют в призму б и добиваются появления в волноводной пленке 7 светового трека, проходящего через контролируемый участок поверхности. Изменяя с помощью повоf ротного узла 9 гониометра положение фотоприемника 8 по отношению к поверхности пленки 7 (меняя угол наблюдения) , фиксируют последовательно значения максимумов интенсивности

Q ll; и IQ, . Далее рассчитывают отноше- . ние llj/Ij по графику (фиг. 3). Зная 3, определяют величину искомого пач раметра В и среднеквадратичной шероховатости А, а также качество поверхности диэлектрических волноводных

пленок.

Способ обладает достаточно высокой точностью и ..менее трудоемкий, чем известный, так как требует регистрации лишь двух значений интенсивности

0 в небольшом диапазоне углов и позво-« ляет определить качество поверхности без привлечения ЭВМ,

Формула изобретения

Способ определения качества поповерхности диэлектрических волноводных пленок, заключающийся в том, что

.. на контролируемый участок пленки под углом к ней, направляют излучение, регистрируют интенсивность выходящего из пленки излучения и определяют качество поверхности, отличающийся тем, что, с целью повьлиения точности и упрощения процесса определения качества, регистрируют два максимальных значения интенсивности выходящего из пленкиизлучения в интервале углов 0-90, определяют их

0 отношение и по графику зависимости величины средних поперечных размеров поверхностных дефектов от отношения интенсивностей и известной зависимости для среднеквадратичной шероховатости поверхности определяют качество поверхности диэлектрических волноводных пленок.

Источники информации, п принятые во внимание при экспертизе

1. V. Sumatsu and К. Furuya. Electronics and Communications in Japan. V. 56-c, 1973, .№ 7, p. 6267.

V

Н регистрирующей аппаратуре

Фиг.1

1

ж

-4ft/ 1,0

0.01

В, мкм Фиг.З