Vývoj zařízení k in-situ stanovení rozložení tlouštěk vrstev pomocí UV-VIS zobrazovací reflektometrie

Development of an optical apparatus for in situ monitoring of thicknesses by using of UV-VIS Imaging Reflectometry

journal article - other

Czech

Zobrazovací reflektometrie vyvinutá v posledních letech ve skupině prof. T. Šikoly na ÚFI FSI VUT v Brně představuje nový vhodný nástroj k in situ charakterizaci optických vlastností tenkých vrstev rostoucích na podložce známých optických vlastností. Využívá kombinace CCD kamery a osvětlovače s monochromátorem k měření spektrální odrazivosti v UV-VIS kvazispojité oblasti (300-900 nm), která jsou plošně zaznamenána v každém bodě povrchu vzorku (o rozměrech cca 1,2 x 1,2 cm2) zobrazeného pomocí kulového zrcadla na čip CCD kamery v různých časech vzniku, případně leptání vrstvy. Z naměřených spekter jsou poté pomocí vlastního software určeny optické vlastnosti (index lomu n, koeficient absorbce k a tloušťka vrstvy d) podél celého povrchu vzorku. V rámci řešení této problematiky bylo vyvinuto několik původních zařízení - jak pro in situ, tak i ex situ stanovení optických parametrů tenkých vrstev. V článku je prezentován vývoj zmíněného zařízení - od verze měřící v jednom bodě vzorku ex situ (zařízení XyStage), přes verzi vyvinutou k in situ měření (InSitu-SpotSampler), až k popisu finálního prototypu zařízení InSitu-AreaSampler. Jsou rovněž diskutovány některé výsledky dosažené jak při ex situ měření, tak například při in situ vyhodnocování plošné homogenity leptání vrstev SiO2 na Si pomocí kyseliny HF.

A new optical apparatus for in situ monitoring of optical constants of growing (etched) thin films - substrate systems over the large surface area of the sample (ranging from 1 to 2 cm2) was designed, constructed and tested in our group. Namely, the two following devices have been designed: Firstly, InSitu-AreaSampler together with control software has been developed for analysis of an areal homogeneity of thin-film growth during its deposition (or etching). The method is based on the measurement of reflectivity of the sample at selected wavelengths of an incident light. Areal detection is assured (performed) by imaging of the surface of thin film by a CCD chip where each pixel acts as small detector in an independent way. Secondly, the InSitu-SpotSampler was developed for measurement the reflectivity of growing (etched) thin film at one spot on the sample surface but in quasi-continual range of wavelengths (UV-VIS). The results achieved show the usability of this instrument for the in situ measurements of optical constants (index of refraction n, exctinction coefficient k, thickness d) over the whole sample area (cca 1.5 x 1.5 cm2) in a quasi-real time mode. Having this feed-back it is possible to control the deposition process in a more effective way.

Imaging reflectometry, thickness, Si, SiO2

SPOUSTA, J.; URBÁNEK, M.; CHMELÍK, R.; BĚHOUNEK, T.; PLŠEK, R.; ŠIKOLA, T.; NAVRÁTIL, K.

2006

1. 9. 2006

0447-6411

51

9

239

245

7