Способ определения оптических параметров тонких пористых пленок

 

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 вакуумируют, 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.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (юцю G 01 и 21/43

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPbITVIRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4728411/25 (22) 11.08.89 (46) 30.11.91. Бюл. N 44 ,(72) В. А. Толмачев, М, А. Окатов и Т, В. Леонова (53) 535.24(088.8) (56) Авдошин В, П. и др. Исследование пористых пленок на металле, — Журнал фиэ. химии. Т. 53, 1984, М 6, с. 1501-1505.

Первеев А. Ф. и др. Спектроскопический метод определения сорбционной способности и пористости тонких пленок твердых веществ. — Физика твердого тела.

Т. 14, 1972, выл. 10, с. 2902 — 2912. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТОНКИХ ПОРИСТЫХ

ПЛЕНОК (57) Изобретение относится к технологии обработки материалов и нанесения покрытий

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

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

Способ осуществляется следующим об- разом.

Пленка наносится на подложку„которую размещают в замкнутом объеме, вакуумируют этот объем до полного опорожнения пор пленки от адсорбированных газообразных веществ, Затем производят измерения.„.. Ы,„, 1695183 А1 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. вакуумируют; 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 лористость и истинный показатель преломления материала пленки. 1 табл, параметров. поляризации (относительных изменений разности фаз Л и отношения амплитуд ф) отраженного излучения и по соответствующей выбранной модели оптического строения пленки осуществляют расчет оптических параметров этой модели, например п ф 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 обьема пор с эффективным размером пор 3 — 1000А, В этих условиях измеряют параметры поляризации отраженного излучения и рассчитывают по выбранной модели оптические параметры. Совладение значений толщин при измерениях, во-первых, под различными углами

1695183

40

50 наклона падения излучения, во-вторых, до и после заполнения пор свидетельствует о правильности примененной модели, Затем используют уравнение Лорентц-Лоренца пэф — - 1 n1 — 1 „„Пист- — 1 пуф +2 п1+2 пйст+2 (1) где пэф — измеренное в эксперименте значение пОказателя преломления пористой пленки в вакууме или в условиях заполнения пор сконденсированным веществом; п1 — принимается для пустых пор равным показателю преломления вакуума (и"=1), а для заполненных — равныы показателю преломления в жидком состоянии сконденсированного вещества для данной

ДЛИНЫ ВОЛНЫ )., Использование двух и более равнений (1) для соответственно двух и более измерений (до и после заполнения пор соответствующим веществом) позволяет найти два неизвестных показателя: пористссть — О 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 Ь поф=0,01-0,0001 для пленок толщиной от-3 до 2000 и более ангстрем соответственно.

Г р и м е р. К эллипсометру с Л=б32,8 нм присоединяют камеру-приставку с входным и выходным окном и системой юстирогки образца. Образец с пленкой помещают в эту камеру; вакуумируют и измеряют эллипсометрические параметры Лиф при нескольких углах наклона излучения р. Затем достигают давление паров, например, воды р=19 тор и измеряют установившиеся значения Л и ф Далее на 3ВМ по модели однородного прозрачного слоя рассчитывают пэф и h плен ки,. Затем по ура в нению (1) рассчитывают q и пист. Измерения Ли ф проводят с ошибкой д Л не более 5 и

Лф не "îëåå 3, что соответствует (после пересчета Ьп ф=0,002, следовательно, ошибка определения пористости Ь q-0,002 и истинного показателя преломления материала пленки Л пист=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, который оказывается выше, чем и для кварцевого стекла и может быть обьяснен неполным выщелачиванием исходного стекла, содержащего компоненты с более высоким и. 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, вакуумировании кюветы, заполнении кюветы парами адсорбата, облучении пленки пучком света, измерении параметров отраженного света и определении эффективного показателя преломления и пористости, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых пл&нок, повышения точности и определения истинного показателя преломления материала пленки, после 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 вновв облучают пленку пучком поляризованного света и измеряют те 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.

1695183

Составитель Ю..Гринева

Техред M. Моргентал Корректор . Палий

Редактор М. Келемеш

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4157 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5