Автоматизированные измерения интенсивностей и фаз слабых световых потоков

• Автор: Шестаков, Николай Петрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 86 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА.1. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНЫХ СЕЧЕНИЙ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ (КР)
§1.1. Проблема измерения абсолютных сечений КРС
§ 1.2. Прямые измерения абсолютных сечений КРС
§1.3. Измерение мощности падающего луча
§ 1.4. Регистрация мощности рассеянного света
§1.5. Измерение телесного угла О и длины луча / регистрируемых спектрометром
§ 1.6. Сечение КР
§1.7. Экспериментальная установка
§1.8. Учет аппаратных искажений
§1.9. Приготовление образцов
ГЛАВА 2. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ПРОФИЛОГРАФ
§2.1. Постановка задачи. Проблема интерференционной профилометрии 18 §2.2. Оптическая схема и принцип действия
§2.3. Устройство измерения сдвига интерференционных полос
§2.4. Влияние частоты и формы модуляции
§2.5. Алгоритм реверсивного счета целых и дробных долей интерференционных полос
§2.6. Калибровка
§2.7. Клиновидность воздушного зазора между образцом и эталоном
§2.8. Исследование погрешностей
§2.9. Дифференциальная схема профилографа
§2.10. Исследование горизонтальной разрешающей способности лазерного профилографа
ГЛАВА 3. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ УСТУПОВ ПОВЕРХНОСТИ С КРУТЫМИ СТЕНКАМИ
§3.1. Введение
§3.2. Автоматические измерения уступов поверхности Ь>А,/4 на одной длине волны света
§3.3. Измерение высоты уступов Х/А <й<л/2, известного знака, на одной длине волны
§3.4. Двух волновые измерения уступов с крутыми стенками
§3.5. Будущее
ГЛАВА.4. ИНТЕНСИВНОСТЬ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА

§4.1. Постановка задачи
§4.2. Молекулярный кристалл в поле световой волны
§4.3. Поляризация кристалла
§4.4. Абсолютные сечения КРС кристаллов парадигалоидзамещенных бензола
§4.5. Абсолютные сечения КРС метахлорнитробензола
§4.6. Обсуждение экспериментальных результатов
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Проблема измерения интенсивностей и фаз слабых световых потоков является общей в оптике и спектроскопии. В настоящей диссертационной работе проблема измерения интенсивностей слабых световых потоков будет рассмотрена применительно к измерению абсолютных сечений КР, а фаз на примере измерения интерферограмм полированных поверхностей.
На протяжении нескольких десятков лет задача измерения абсолютных сечений КР является актуальной. Наряду с очевидными применениями для измерения тензора рассеяния молекул и кристаллов абсолютные сечения рассеяния могут послужить хорошей основой для экспериментальной проверки теории КРС.
Проблема измерения фаз световых волн непосредственно связана с микроинтерферометрией полированных поверхностей. Задача повышения точности измерения сечений КРС требует создания аппаратуры позволяющей оценить шероховатость поверхности кристаллов, которая приводит к не контролируемой деполяризации света и увеличении паразитного рассеяния на границе кристалл воздух. Современная микроэлектроника так же предъявляет все более высокие требования к качеству обработки поверхностей подложек для микросхем, это связано с увеличением степени интеграции, с уменьшением размеров микросхем и увеличением рабочих частот электронных устройств.
На финишной стадии доводки поверхности до необходимой степени чистоты, какие-либо прикосновения измерительным инструментом к контролируемой поверхности не допускаются, так как приводят к нарушению полировки или загрязнению. Поэтому важнейшим требованием к методу контроля является отсутствие контакта с поверхностью.
Среди большого разнообразия методов измерения микрошероховатости и отклонения формы особое место занимают оптические методы. Если другие методы, такие как электронная и туннельная микроскопия, требуют специальной подготовки поверхности, к примеру, для электронной микроскопии это покрытие поверхности тонкой пленкой материала с тяжелыми ядрами атомов, типа золота, или нанесения проводящего покрытия. Оптические методы не требуют какой-либо специальной подготовки поверхности или наличия вакуума.
Воздействие маломощного светового излучения видимого диапазона на измеряемый образец, как правило, на столько незначительно, что эти методы вполне можно считать неразрушающими. Оптические методы измерения шероховатости основаны на измерении параметров отраженного или рассеянного поверхностью излучения. Однако, большинство из них является косвенными, или требуется наличие эталонного образца. По видимому, исключение составляет метод интерференционного профилографирования, который позволяет производить прямые измерения профиля поверхности, путем сравнения высоты неровностей с длиной волны света.

0,05 мкм. Чтобы учесть влияние этой ошибки, перед каждым измерением производится процедура калибровки описанная выше.
Точность интерференционных измерений профиля поверхности прямо зависит от точности изготовления эталонной поверхности. В качестве эталона была использована нижняя пластина для интерференционных измерений.

0 20 40 60 1,МКМ.
Рис.18. Суммарная ошибка изготовления двух эталонных поверхностей, измеренная в разных местах (а,б,в)
Чтобы оценить точность изготовления эталона в качестве контролируемого образца использовалась другая нижняя пластина. Суммарная ошибка изготовления двух эталонных пластин характеризуется профилограммами изображенными на рис. 18, не превышает 0,5-1 нм на трассе длиной 80 мкм. Следовательно, ошибка измерения высоты профиля поверхности связанная с этим фактором составляет величину ±0,5 нм.