Введение к работе
Актуальность темы.
Эллипсометрический метод измерений достаточно широко используется в физико-химических исследованиях поверхности и наряду с электронными методами, такими, как дифракция электронов, ОЖВ-электронная спектроскопия, и т.п. позволяет лучше понять существо и природу различных физико-химических процессов, происходящих на границе раздела сред.
Классическая эллипсометрия, или эллипсоиетрия одной длины волны, нашла применение в исследованиях адсорбциокно-десорбционных процессов, происходящих на границе раздела сред и, в основном, изучает микроструктуркые изменения поверхности.
Развитие метода, появление спехтрально-эллипсометричес кой аппаратуры, позволило значительно расширить возможности эллипсометрии и перейти от изучения микроструктурных изменений к исследованиям электрофизических свойств поверхности, к исследованиям электронных и колебательшлс состояний объемного материала и приповерхностных слоев. Анализ технической информации показывает, что такое направление в исследованиях является основным для спектральной эллипсометрии и делает ее особенно ценным инструментом в решении ряда технологических задач там, где использование зондов, основанных на детектировании электронов и ионов, неэффективно, вследствие агрессивных сред, либо из-за возмущения ими исследуемого материала.
Одна из главных проблем, стоящих на пути дальнейшего развития спектральной эллипсометрии, это недостаточное аппаратурное обеспечение данного метода, сдерживающее его широкое использование в промышленности.
Цель работы. Целью настоящей работы является исследование и создание спектральных эллипсонетров широкого функционального назначения.
Указанная цель достигается путем решения следуащих задач:
анализ и исследование общих принципов действия эллип-сометрических схем;
исследование взаимодействия квазимонохронаткческой волны с поляризационными элементами эллилсометра;
анализ и сравнение эллипсометричесхих схем, разработка критерия качества спехтрально-эллипсометричеекоЯ аппара-
4 туры;
- разработка и исселдование- спектральных зллипсометров
и их элементов.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые:
исследовано взаимодействие квазиыонохроматической волны с поляризационными элементами эллипсометра;
рассмотрены и исследованы погрешности, возникающие вследствии взаимодействия излучения сложного спектрального состава с элементами эллипсометра;
исследовано влияние формы спектральной линии на величину возникающей погрешности;
исследованы основные типы эллипсометрических схем, приведены результаты количественного сравнения их между собой;
разработан, на уровне изобретения, новый вид эллип-сометрической схемы - "балансная схема".
На защиту выносятся следующие положения:
математическая модель, описывающая взаимодействие квазимонохроматической волны с элементами эллипсометра;
методика определения спектральной погрешности эллипсометрических измерений и пути ее минимизации;
критерий качества эллипсометрической аппаратуры, позволяющий количественно сравнить различные типы эллипсометри-
„ческих схем;
балансная схема эллипсометра, методика измерения эллипсометрических параметров;
комплекс спектралько-эллипсометрической аппаратуры широкого функционального назначения.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная методика решения задачи взаимодействия квазимонохроматического излучения с элемонтами эллипсометра может быть использована и при описании взаимодействия излучения, имеющего сложное пространственное распределение, так такое распределение может быть представлено в виде суммы плоских волн, каждая из которых имеет сбою пространственную частоту.
Полученные соотношения, определяющие спектральную пог-р< лость, дают возможность выбрать оптимальные"условия измерения, при которых значение спектральной погрешности минимально.
Разработанный критерий оценки зялипсомётрических схем позволяет упорядочить подход к оценке качества спектрально-эллилссметрической аппаратуры, дает возможность выбрать оптимальный вариант схемы при решении конкретных задач.
Разработанная "балансная схема" легла б основу оптической схемы спектрально-эллипсометрического индикатора и автоматического эллипесметра высокого пространственного разрешения "Іїикроскан", внедрена s НММЭ (г. Москва).
Разработанный автоматический сяектроэлянпссметр енєд-рен в НПО "Орион" (г. Москва).
Апробация работы. Основные результаты обсуждались на Ш и ІУ Всесоюзных конференциях "Эллипсометрия - теория, методы и приложения"(г. Новосибирск, I9S5, 1989 г.), сколе-семинаре "Лазеры и современное приборостроение" (г. Санкт-Петербург, 1991 г.).
Автоматический спектроэллипсометр демонстрировался на выставке "Сибирский прибор-87" (г. Новосибирск, почетный диплом), "Сибирь и наука" (г. Берлин, 1936 г.).
Структура и объем диссертации
