Материал: 1382

96

6.11.4 Оптический метод измерения толщины пленок

В основу оптического метода измерения толщины нанесенной пленки положена зависимость коэффициента пропускания света от толщины пленки. Световой поток I после прохождения света через пленку толщиной d определяется относительно первоначального потока Iо соотношением Бугера-Ламберта:

(6.10)

где k – коэффициент поглощения, зависящий от материала пленки.

В табл. 6.2 приведены коэффициенты поглощения для некоторых пленок и материалов.

Таблица 6.2 – Коэффициенты поглощения излучения

Оптический метод позволяет измерять полупрозрачные пленки от 100 до 800 ангстрем (0,8 мкм). На рис. 6.27 представлена схема реализации оптического метода измерения на базе эллипсометра типа ЛЭМ.

Рисунок 6.27 – Схема эллипсометра и его градуировочные кривые для измерения толщины пленки на просвет

Первоначально без подложки устанавливается уровень опорного сигнала Uo с фотодиода. Затем в луч лазера, отраженный от зеркала, вставляется подложка. По изменению сигнала оценивается толщина пленки. В ряде случаев толщина пленки может быть определена сравнением по эталону.

6.11.5 Эллипсометрический метод измерения толщины пленок

Метод основан на эффекте разности коэффициентов отражения

97

поляризованного света от пленки. На рис.6.28 представлена схема реализации метода.

Рисунок 6.28 – Эффект разности хода при эллипсометрическом измерении толщины пленки

Известно, что свет представляет собой электромагнитную волну. Луч света можно представить в виде небольшой окружности с осями Е и Н, аналогично осям Х и У. При освещении подложки под углом Брюстера (для стекла 570) синусоида Н-волны идет параллельно поверхности и отражается от нее по законам классической оптики. Синусоида Е- волны идет перпендикулярно поверхности и врезается в нее на толщину пленки. Затем Е-волна отражается от основания пленки и выходит из нее. В результате чего после отражения возникает разность хода Е и Н волн (излучение оказывается эллиптически поляризованным). Разность фаз между Е и Н волнами ( ∆ ) пропорциональна яркости отраженного излучения и несет информацию о толщине пленки. Метод позволяет измерять толщину пленки в пределах 20-15000 ангстрем с точностью 2-3%. К недостаткам метода следует отнести приспособленность в основном к пленкам SiO2, сложность настройки и обслуживания эллипсометра.

6.11.6 Измерение толщины прозрачной пленки и показателя ее преломления с помощью эллипсометра

1.Подложка ложится на зеркало и на фотодиоде получается максимальный сигнал при нулевых углах лимба на поляризаторе и анализаторе.

2.Находится значение угла Р1, при котором в пределах Р=45-1350 сигнал минимален.

3.Находится значение угла А1, при котором в пределах А=0-900 сигнал минимален.

4.В пределах Р= 135-2250 находится Р2 для минимального сигнала.

5.В пределах А= 90-1800 находится А2 для минимального сигнала

6.Рассчитывается разность хода электрической и магнитной

составляющих световой волны ∆ и их разность фаз ψ.

∆= P1+ P2;

ψ=12[A1+(180 − A2)].

98

7. По круговой диаграмме (типа «жук») определить показатель преломления и толщину пленки. На рис.6.29 представлена круговая диаграмма типа «жук».

Рисунок 6.29 – Круговая диаграмма эллипсометра типа «жук»

В поле диаграммы цифрами обозначены показатели преломления. Толщины пленок в ангстремах находятся на лучах диаграммы. Более точно толщина пленки определяется из прилагаемых к описанию прибора диаграмм зависимости толщины пленки δ = f(ψ),δ = f(∆).

6.12Контрольные вопросы к главе 6

1.Каковы юридические и технические правила устройства электроустановок?

2.Какие аварийные режимы могут проявиться на электрофизических установках и как они устраняются?

3.Каковы методы быстрого поиска негерметичности вакуумных

систем?

4.В чем отличие сервисного обслуживания установок с масляными

ибезмасляными средствами откачки?

5.Как устроен модуль очистки воздуха для технологических

целей?

6.Каков порядок утилизации отработанных материалов и веществ?

7.Каковы особенности сервисного обслуживания источников заряженных частиц?

8.Каковы особенности охлаждения элементов, находящихся под высоким напряжением?

9.Каковы особенности сервисного обслуживания ударных установок?

10.Как проводится контроль параметров пленок?

99

7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технология материалов и изделий представляет собой широкую область знаний. В данном издании изложены лишь основы технологии материалов электронной техники. Рассмотренные технологические процессы не являются единственно возможными. При изготовлении электронных приборов применяют набор универсальных технологических операций, выполняемых в определенной последовательности. С развитием электроники обновляется и совершенствуется технология изготовления электронных приборов. Основным достижением микроэлектроники является создание новых технологических процессов с использованием ЭВМ. Основной тенденцией развития современной микроэлектроники является развитие нанотехнологий в комплексе с автоматизацией технологических процессов. Определяющей является технология, основанная на функциональных методах управления технологическими процессами. Тенденция перехода к нанотехнологиям с размерами ~ 0,05 мкм сопровождается переходом к новым физическим явлениям, вследствие которых резко меняются свойства твердого тела. Начинают проявляться размерные и квантовые эффекты. Достижения в области технологии получения и применения новых материалов требует смены парка технологического оборудования для расширения его технологических возможностей. Большие перспективы открываются перед вакуумными и плазменными технологиями при создании принципиально новых наноматериалов и особо чистых веществ. Благодаря широкому применению моделирования повышается качество и снижается себестоимость продукции. Создаются системы автоматизированного проектирования и банки данных технологических процессов. Создание воспроизводимых и дешевых перспективных технологий определяет ускорение научнотехнического прогресса.

8 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

К разделу 4. Основы технологии изготовления приборов и устройств вакуумной, плазменной, твердотельной и микроэлектроники.

1. Данилина Т.И., Смирнова К.И., Илюшин В.А, Величко А.А. Процессы микро– и нанотехнологии. – Томск: ТУСУР, 2005. – 315 с.

2. Кущ Г.Г. Оптоэлектронные устройства и приборы. – СПб.: Лань, 2001. – 176 с.

3. Пихтин. А.Н. Оптическая и квантовая электроника. – М.: Высшая школа, 2001. – 574 с.

К разделу 5. Автоматизация процессов производства электронных приборов и устройств.

1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования

100

Учебник для ВУЗов. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 360 с.

2.Степанов М.Ф. Автоматизация эскизного проектирования систем автоматического управления.: Учебное пособие / М.Ф. Степанов.

Саратов, ГТУ, 2000, 110 с – ISBN 5-7433-0658-3.

3.Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR, схемы, алгоритмы, программы. – М.: Изд. Дом «Додека XXI», 2004. – 250 с.

К разделу 6. Эксплуатация и сервисное обслуживание технологического оборудования.

1.Орликов Л.Н. Технология и автоматизация производства электронных приборов. – Томск: ТМЦДО, 2001. – Ч.1-2. – 150 с.

2.Симонов В.В. Оборудование ионной имплантации. М.: Радио и связь 1988, 182 с – ISBN 5-256-00071

3.Браун Я., Келлер Р, Холмс А и др. Физика и технология источников ионов. – М.: Мир, 1998. – 500 с.