Высокоскоростной спектрофотометрический метод измерения толщин многослойных пленочных структур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Цепулин Владимир Германович
- Специальность ВАК РФ05.11.07
- Количество страниц 170
Оглавление диссертации кандидат наук Цепулин Владимир Германович
Введение
Глава 1. Обоснование и разработка высокоскоростной
спектрофотометрической измерительной установки
1.1. Анализ оптических методов измерения толщин многослойных пленочных структур
1.1.1. Метод низкокогерентной интерферометрии
1.1.2. Метод эллипсометрии
1.1.3. Метод спектрофотометрии
1.1.4. Сравнительная оценка методов измерения толщин
1.2. Анализ отражательной способности многослойной пленочной структуры
1.3. Разработка структурной схемы спектрофотометрической установки для измерения толщин многослойных пленочных структур
1.4. Разработка методики калибровки измерительной установки
1.5. Выводы по первой главе
Глава 2. Разработка высокоскоростного спектрофотометрического
метода измерения толщин многослойных пленочных структур
2.1. Постановка обратной задачи по восстановлению толщин пленочной структуры
2.2. Поиск и обоснование путей повышения быстродействия методов определения толщин пленочных структур
2.3. Анализ структур данных для поиска решений в пространстве коэффициентов отражения
Стр.
2.4. Разработка алгоритмов поиска толщин с использованием априорной информации
2.5. Исследование влияния параметров метода на его быстродействие
2.6. Исследование погрешности измерения толщин пленочной структуры
2.7. Исследование устойчивости метода к шумам измерения коэффициента отражения
2.8. Выводы по второй главе
Глава 3. Экспериментальное исследование восстановления профилей
толщин многослойных пленочных структур
3.1. Разработка макетного образца измерительной установки
3.2. Исследование линейности энергетической характеристики матричного приемника излучения
3.3. Верификация методики калибровки экспериментальной установки
3.4. Исследование быстродействия экспериментальной установки
3.5. Исследование быстродействия алгоритмов восстановления
толщин пленочной структуры
3.6. Верификация методики оценки погрешностей измерения
3.7. Выводы по третьей главе
Общие выводы и заключение
Список литературы
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы», 05.11.07 шифр ВАК
Магнитооптические эффекты в наноразмерных металлических мультислоях2020 год, кандидат наук Хашим Хишам Мохамед Аттия Мохамед
Основы теории непрерывного технологического контроля параметров нанокомпозитных структур в технологии ионно-плазменных процессов2003 год, доктор технических наук Баранов, Александр Михайлович
Светодиодный эллипсометр со статичной схемой измерения оптических констант и толщин тонких пленок2020 год, кандидат наук Ковалев Владимир Витальевич
Исследование метода непрямого оптического контроля толщин многослойных покрытий в широком спектральном диапазоне2019 год, кандидат наук Семенов Захар Владимирович
Комплекс методик для оптического исследования рельефа и механических характеристик тонкопленочных структур2022 год, кандидат наук Дедкова Анна Александровна
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Высокоскоростной спектрофотометрический метод измерения толщин многослойных пленочных структур»
Введение
Актуальность работы. Технологии создания пленочных покрытий и структур являются ключевыми при производстве микросхем, солнечных батарей, диэлектрических зеркал, оптических фильтров и другой продукции. Характеристики этих устройств в значительной степени зависят от параметров наносимых пленочных структур, поэтому при контроле качества изготовления продукции необходимо осуществлять их измерение. Для этого широко применяются оптические методы и системы, реализующие эти методы, которые позволяют проводить бесконтактные, неразрушающие и высокоточные измерения толщин и оптических постоянных отдельных слоев таких покрытий.
Исследованиями в области измерения параметров слоев пленочных структур занимаются группы ученых из МГУ имени М.В. Ломоносова, Max Planck Institute of Quantum Optics, Лаборатории эллипсометрии полупроводниковых материалов и структур института физики полупроводников СО РАН, National Research Council of Canada, Korea Institute of Science and Technology, The University of Electro-Communications (Japan). В результате исследований, проведенных этими и другими коллективами, были созданы системы, которые обеспечивают точность измерения толщин слоев, достигающую долей процентов. Это позволяет применять их как в целях непрерывного контроля процесса формирования пленочных структур, так и для итогового измерения толщин и оптических постоянных их слоев.
В большинстве известных систем реализуются измерения в одной точке поверхности, поскольку они предназначены, в первую очередь, для измерения пленочных структур с постоянным толщинами слоев по всей поверхности. Однако, точечных измерений не достаточно, когда толщины слоев меняются в зависимости от точки поверхности. Такие структуры широко используются в микрооптоэлектромеханических системах, а также ряде других устройств. При контроле изготовления этих устройств необходимо измерять распределение толщин по всей поверхности исследуемого объекта. Это требует либо поточечного
измерения толщин слоев объекта совместно с его механическим перемещением, либо регистрации набора изображений поверхности образца. Для измерения распределения толщин структуры с удовлетворительным разрешением необходимо определять ее толщины в сотнях точек покрытия, поэтому оба подхода характеризуются значительной продолжительностью проводимых измерений.
Типичная продолжительность измерения толщин в одной точке объекта в известных системах (изготавливаемых такими компаниями, как Filmetrics, J.A. Woollam, Semilab, StellarNet, Ellipso Technology, Horiba, Angstrom Sun Technologies) находится в диапазоне от 0,05 до 1 с. Это не позволяет проводить измерения распределений толщин пленочных структур в реальном масштабе времени, и поэтому ограничивает процесс контроля качества изготовления продукции, содержащей пленочные покрытия сложной формы. В связи с этим разработка метода, обеспечивающего высокоскоростное измерение толщин многослойных пленочных структур представляется важной задачей, что и определяет актуальность темы диссертационной работы.
Целью диссертационной работы являлась разработка высокоскоростного спектрофотометрического метода измерения распределения толщин многослойных пленочных структур.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие научно-технические задачи:
- проведен анализ существующих методов измерения толщин многослойных пленок, на основе результатов которого обосновано использование спектро-фотометрического метода и предложена структурная схема высокоскоростной спектрофотометрической установки, обеспечивающей малое время регистрации информации, необходимой для измерения;
- проведена модификация спектрофотометрического метода измерения толщин многослойных пленочных структур с целью уменьшения продолжительности измерения за счет использования априорной информации о материалах и порядке следования слоев структуры;
- исследованы зависимости продолжительности измерения толщин слоев пленочных структур от параметров разработанного метода и выявлены диапазоны оптимальных значений этих параметров;
- выполнен анализ погрешностей измерения толщин слоев пленочных структур и получены выражения для оценки случайной составляющей погрешности;
- разработана экспериментальная установка для проверки полученных в работе теоретических результатов.
Объектом исследования являются оптические методы определения геометрических параметров многослойных пленочных структур. В качестве предмета исследования выбран спектрофотометрический метод измерения толщин многослойных пленочных структур.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы физической и геометрической оптики, теории оптических систем, цифровой обработки сигналов и численные методы оптимизации.
Научная новизна полученных в работе результатов заключается в том, что:
- научно обоснован модифицированный спектрофотометрический метод измерения толщин многослойных пленочных структур, позволяющий в несколько раз уменьшить время измерений за счет использования априорной информации о материалах и порядке следования слоев этих пленочных структур;
- установлено, что древовидная структура данных в виде R-дерева, созданная на основе априорных данных об измеряемой пленочной структуре, позволяет сократить область поиска минимального значения функции невязки;
- использование двойного акустооптического монохроматора в измерительном канале спектрофотометра позволяет снизить время перестроения его рабочей длины волны до 25 мкс.
Положения, выносимые на защиту:
- продолжительность измерения толщин слоев пленочной структуры уменьшается в несколько раз за счет использования априорной информации о материалах и порядке следования этих слоев, если их количество меньше четырех;
- использование в измерительном канале спектрофотометра двойного акусто-оптического монохроматора обеспечивает регистрацию до 1000 изображений исследуемого образца в секунду;
- применение древовидных структур данных в процедуре поиска толщин многослойных пленочных структур позволяет существенно сократить область поиска и тем самым ускорить процесс нахождения искомого решения.
Практическая значимость работы:
- разработанный высокоскоростной метод измерения толщин многослойных пленок может быть использован для измерения распределения толщин слоев многослойных пленочных структур в реальном масштабе времени;
- применение спроектированной аппаратуры для высокоскоростной регистрации изображений пленочных структур позволяет обеспечить контроль качества изготовления микрооптоэлектромеханических устройств.
Достоверность выводов диссертационной работы обеспечивается согласованностью теоретических положений и результатов экспериментальных исследований.
Апробация работы. VIII международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2013», (Санкт-Петербург, 2013); III всероссийской конференции по фотонике и информационной оптике, (Москва, 2014); XIII международной научно-практической конференции «Инженерные и научные приложения на базе технологий NI», (Москва, 2014); научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Актуальные вопросы развития систем и средств ВКО», (Москва, 2015).
Внедрение и использование результатов работы. Основные результаты диссертационной работы использованы в Miru Systems Со., Ltd, а также в образовательном процессе МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Научные исследования, проведенные в рамках диссертационной работы, поддержаны грантом Российского фонда фундаментальных исследований, проект №14-08-01103.
Публикация результатов. Основные результаты диссертационной работы изложены в 10 научных работах, в том числе в 3 научных статьях, опубликованных в журналах, входящих в Перечень ВАК РФ, 1 из них - в международную базу Scopus, а также в патенте № RU 2627966.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и общих выводов, изложенных на 167 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 99 наименований.
Глава 1. Обоснование и разработка высокоскоростной спектрофотометрической измерительной установки
1.1. Анализ оптических методов измерения толщин многослойных пленочных
структур
Оптические методы позволяют проводить высокоточные и одновременно высокоскоростные измерения толщин многослойных пленочных структур. Можно выделить три основных оптических метода, которые широко применяются для измерения толщин пленочных структур: низкокогерентная интерферометрия, эл-липсометрия и спектрофотометрия [1-25].
Процесс нахождения толщины с помощью оптических методов состоит из двух этапов: измерение параметров излучения, отраженного от изучаемого образца (или прошедшего через него) и обработка результатов этого измерения с целью получения толщин пленочных структур. Для достижения высокой скорости измерения, время, затрачиваемое на каждый из двух этапов должно быть мало. Поэтому при выборе метода необходимо учитывать алгоритмы, использующиеся в процессе обработки зарегистрированной информации.
Проведем анализ основных оптических методов с целью выявления наиболее подходящего метода для высокоскоростного контроля распределения толщин наносимых пленочных структур. Для сопоставления методов в данной главе рассматриваются их характеристики, особенности аппаратуры, использующейся для реализации этих методов, а также алгоритмы, применяющиеся для вычисления толщин пленочных структур по проведенным измерениям.
1.1.1. Метод низкокогерентной интерферометрии
Эффект интерференции низкокогерентного излучения активно используется в интерферометрии белого света для измерения профиля поверхностей сложной формы, а также пленочных покрытий [1-9]. В интерферометрах белого
света используется свойство малой длины когерентности излучения, благодаря которому интерференция достигается только в случае, если разность хода в плечах интерферометра мала. При разности хода, превышающей длину когерентности, когерентного сложения излучения в плечах интерферометра не происходит.
Для реализации описанного эффекта создаются интерферометры, построенные по одной из известных схем. На Рисунке 1.1 в качестве примера приведена схема интерферометра Миро, предложенного в работе [26]. Перемещение опорного зеркала интерферометра позволяет осуществлять измерение профиля поверхности исследуемого образца. В процессе такого сканирования для каждой точки формируется импульсный отклик (пример которого приведен на рисунке 1.2), который образуется при наложении опорной волны, отраженной от зеркала 4 (точка B), и волны, отраженной от поверхности образца 7 (точка А). Фаза регистрируемого сигнала позволяет определить расстояние до исследуемого образца вдоль направления оптической оси системы, то есть определить высоту профиля в данной точке поверхности образца.
Переменная часть интенсивности излучения в зависимости от продольного смещения зеркала z описывается уравнением [26]:
/ТО 1> во
/ \U (k)\2F (k)k2 cos (2k(z - zo) cos(O) + ф) sin в cos OdO, то J o
(1.1)
где A, B - коэффициенты отражения от
исследуемого образца и опорного зеркала; U - комплексная амплитуда поля в фокальной плоскости
конденсора; в - угол между оптической осью и лучом; в0 - апертурный угол объектива; k - волновой вектор;
F(k) - функция спектральной плотности излучения;
zo - расстояние от опорного зеркала до фокальной плоскости.
Рисунок 1.1.
Низкокогерентный интерферометр, собранный по схеме Миро. 1 - широкоспектральный источник излучения, например суперлюминисцентный
диод, 2 - конденсорная линза, 3 - светоделительная пластинка, 4 - опорное зеркало, 5 - объектив, 6 - светоделительная пластинка, 7 - исследуемый объект, 8 - пьезоактюатор, 9 - ПЗС камера, 10 - персональный компьютер
Дефокусировка, мкм
Рисунок 1.2.
Пример импульсного отклика интерферометра белого света, построенного по
схеме Миро [26]
Расчет фазы импульсного отклика проводится для центральной длины волны излучения, когда F(k) = 5(ko). При условии, что апертурный угол мал выражение (1.1) принимает вид:
sin[ko(z - zo)(1 - cos во)] r ( ,(л „ (12)
1 (z) = Io ko(z - zo)(1 - cos во) • exp[-jko(Z - Zo)(1 + cos ^ (1'2)
Фаза сигнала будет связана с высотой h профиля в зависимости от координат в плоскости поверхности образца xs, ys следующим соотношением:
Ф = ko(1 + cos eo)h(xs ,ys).
Для вычисления фазы сигнала может быть применено обратное преобразование Фурье.
К рассматриваемому классу методов измерения толщин также можно отнести интерферометры со сканированием по длине волны [27]. Вместо изменения расстояния до объекта в них осуществляется изменение рабочей длины волны, при этом базовый принцип работы прибора и подход к обработке сигналов остается прежним. Такие интерферометры являются более совершенными, так как не содержат механически перемещающихся частей, и обладают более высоким разрешением [27].
Благодаря высокой точности восстановления профиля поверхностей, в том числе и рассеивающих, интерферометры белого света получили широкое распространение. Основное преимущество низкокогерентной интерферометрии перед остальными методами заключается в том, что в результате сканирования опорным зеркалом она позволяет определять абсолютное положение плоскостей раздела сред исследуемого образца. Это позволяет осуществлять контроль не только толщин пленочных структур, но и профиля подложки, на которую эти слои нанесены. Однако применение их для измерения структур, содержащих пленочные поверхности, осложнено в связи с интерференцией излучения в слоях, толщина которых меньше длины когерентности. Это приводит к искажению сигнала и невозможно-
сти восстановления профиля толщин слоев традиционно используемым методом. Минимальная толщина слоя, которую можно измерить на практике, составляет 0,5 мкм [28]. Если толщина слоя меньше, то она тоже может быть определена, но для ее нахождения должна применяться сложная математическая обработка измеренного сигнала [29]. Для определения неизвестных высоты профиля К и толщины пленки ( вводится функция невязки:
п ко+Ак/2
ф,() = (фт(к) - ф(к,М))2(к,
./ко-Ак/2
которая включает в себя интегрирование по волновому вектору к. Для нахождения неизвестных параметров выполняется поиск минимума этой функции, значения К и (, в которых достигается минимум, считаются решением. Наличие интегрирования в выражении для функции невязки обуславливает большой объем вычислений, необходимый для поиска параметров, что является одним из недостатков метода низкокогерентной интерферометрии. Также к числу недостатков относится длительное время измерения, необходимое для проведения поперечного сканирования с целью формирования интерферограммы (см. Рисунок 1.2). Для регистрации интерферограмм, необходимых для определения профиля толщин необходимо несколько минут [27]. Из-за указанных недостатков метод низкокогерентной интерферометрии не подходит для высокоскоростного измерения толщин пленочных структур.
1.1.2. Метод эллипсометрии
Метод эллипсометрии был предложен для измерения толщин тонких пленок в середине ХХ века [30]. В настоящее время он хорошо изучен и зарекомендовал себя как наиболее высокоточный оптический метод. Этот метод широко применяется для измерения толщин и оптических постоянных слоев многослойных пленочных структур [10-17] . Малая погрешность достигается за счет использования для измерения двух составляющих излучения, освещающего исследуемый образец, поляризованных перпендикулярно и параллельно плоскости падения.
Коэффициенты отражения излучения от пленочной структуры для этих составляющих отличаются и зависят не только от угла падения излучения и длины волны, но и от толщин ее слоев, которые могут быть найдены в результате решения обратной задачи.
В процессе исследования пленочной структуры проводится серия измерений поляризации излучения, отраженного от исследуемого образца. В результате этих измерений определяется отношение амплитудных коэффициентов отражения для волн поляризованных параллельно, т8, и перпендикулярно плоскости падения излучения, гр [30]. Это соотношение представляет собой комплексную величину и может быть записано с использованием фазового сдвига А и параметра амплитуды ф:
Величины А и ф, которые принято называть эллипсометрическими параметрами, могут быть вычислены из результатов измерения поляризации и зависят от толщин слоев пленочных покрытий.
Схема изображающего эллипсометра - прибора, реализующего метод эл-липсометрии, представлена на Рисунке 1.3. В ней излучение от источника (1) проходит через оптический фильтр, выделяющий из него узкую часть спектра, затем через поляризатор (3), после которого поляризация излучения становится линейной. Компенсатор (4), в качестве которого обычно выступает пластинка Л/4, преобразует поляризацию излучения в эллиптическую, априорно известную в процессе проведения эксперимента. Излучение коллимируется с помощью объектива (5) и проходит через анализатор (6), который позволяет определить поляризацию света, отраженного от образца. Тубусная линза (7) служит для фокусировки излучения на матричном приемнике излучения (8).
В представленной схеме эллипсометра может использоваться источник излучения (1) с широким спектром совместно с оптическим фильтром (2) с узкой полосой пропускания или лазерный источник излучения. При использовании
перестраиваемого оптического фильтра полученный прибор будет являться спек-троэллипсометром. Погрешность восстановления толщин слоев с использованием спектроэллипсометра может достигать единиц ангстрем [31], что существенно превосходит показатели эллипсометра, работающего с постоянной длиной волны.
Для измерения эллипсометрических параметров ф и А могут быть измерены с помощью нескольких различных способов [32]. Первый из них заключается в определении положения оптических элементов схемы, при которых отраженный сигнал гасится и сигнал на приемнике равен нулю. Эллипсометр, в котором используется такой принцип называют нуль-эллипсометром. Измерения параметров можно провести и другим способом, обеспечив вращение анализатора с постоянной скоростью, при этом остальные элементы должны быть неподвижны. Тогда параметры могут быть найдены с помощью амплитуд компонент спектра сигнала, снимаемого с приемника. В современных эллипсометрах используются схемы, в которых вообще не требуется механического перемещения оптических элементов, в ней компоненты излучения делятся на два поляризованных световых пучка
1
Рисунок 1.3.
Схема эллипсометра. 1 - источник излучения, 2 - оптический фильтр (перестраиваемый в случае спектроэллипсометрии), 3 - поляризатор, 4 - компенсатор, 5 - объектив, 6 -анализатор, 7 - тубусная линза, 8 - матричный приемник излучения
и измеряется интенсивность каждого из них. Такая схема называется статической фотометрической и обеспечивает наиболее высокое быстродействие [33].
Два эллипсометрических параметра, найденных за одно измерение с помощью эллипсометра могут быть использованы для нахождения двух неизвестных, например, толщины и показателя преломления однослойной пленки. Для измерения большего числа параметров, необходимо увеличить количество измерений. Для этого либо изменяется угол падения излучения [34], либо рабочая длина волны [35]. Эллипсометры, реализующие последний принцип называются спек-троэллипсометрами.
Чтобы определить параметры пленочной структуры по найденным в результате измерения эллипсометрическим параметрам может быть использован графо-аналитический метод. Суть его заключается в следующем. Для множества значений искомых параметров строится семейство кривых в координатах ф, А, для которых значение этих параметров постоянны. Для определения значений неизвестных параметров на графике находится точка, соответствующая найденным ф и А. Искомое значение определяется в результате линейной интерполяции по двум точкам, расположенных на ближайших к инетересующей точке кривых. Пример графика, изображающего кривые для различных значений показателя преломления, который приводится в [36], изображен на Рисунке 1.4.
Графо-аналитический метод был разработан в эпоху, когда ресурсы вычислительных устройств были лимитированы, а многие расчеты проводились вручную. Он может использоваться для определения параметров в условиях ограниченных вычислительных ресурсов, однако его погрешность ограничивается ошибками линейной интерполяции. Он также плохо подходит для измерения многослойных покрытий, в которых зависимости эллипсометрических параметров имеют значительно более сложный вид.
Для определения толщин многослойных пленочных структур используются численные методы решения обратной задачи эллипсометрии. Для этого вводится функция невязки [36]:
Рисунок 1.4.
Зависимость А и ф для системы воздух-пленка-кремний для угла падения 70° и длины волны 546,1 нм при различных значениях показателя преломления пленки. Направление возрастания толщины пленки указано стрелками
N
п(() = ^ш(() - Ат )2 + (фС( - фт)2 ]
(1.3)
г=1
в которой индексом т обозначены значения, полученные путем измерений, а индексом с - значения параметров, вычисленные с помощью математической модели. Их величины могут быть вычислены с использованием следующих выражений:
tgф =
в1А =
тг
\П\
тг
tgф • Г г'
в которых индексами р, в обозначены коэффициенты отражения излучения, поляризованного параллельно и перпендикулярно плоскости падения излучения соответственно. К примеру, для однослойного покрытия (см. 1.2):
.„фргА = (П2 р + г23,рв-2гв) • (1 + П2,^23 ,^^) ^ (1 + Г12,рГ23 ре-2в) • (Г12 ,в + Г23 ,)
Для нахождения толщин пленочной структуры с помощью численных методов осуществляется поиск такого значения искомых параметров, при которой функция невязки (1.3) достигает минимума [35].
Метод эллипсометрии является наиболее точным из оптических методов и позволяет достигать субнанометровой погрешности [31; 35]. Это объясняется тем, что в процессе измерения регистрируются не абсолютные величины интенсивности, а соотношения коэффициентов отражения для двух ортогонально поляризованных волн. Более того, объем информации, регистрируемой на эл-липсометре, как правило больше, чем в других методах. Используемый принцип измерения позволяет исследовать образцы, содержащие сверхтонкие слои толщиной до десяти нанометров [34]. Минимальная толщина слоя, которую возможно измерить с помощью метода эллипсометрии значительно меньше, чем минимальная толщина, которую можно измерить с помощью метода низкокогерентной интерферометрии.
1.1.3. Метод спектрофотометрии
Для определения толщины пленочного покрытия в методе спектрофото-метрии используется зависимость коэффициента отражения излучения тонкой пленкой от его длины волны [23-25]. При ее изменении, меняется разность фаз между волнами, отраженными от границ раздела сред, что в результате приводит к изменению интенсивности отраженного излучения. Так как интенсивность отраженного излучения зависит так же и от толщины [37], то набор измерений коэффициента отражения на различных длинах волн (его спектральная зависимость) позволяет определить толщины слоев тонкой пленки [38]. Если пленка
нанесена на прозрачную подложку, то для определения толщин может быть использована спектральная зависимость коэффициента пропускания [39].
Определение толщины однослойной пленки является наиболее простой задачей и для ее решения было предложено несколько подходов. В этом случае отражательная способность пленочной структуры описывается выражением:
Я(Х,в ) =
Г01 + Г12 • ехр(2^в)
1 + Г01Г12 • ехр(2^в)
где величины г01 и г12 для заданной поляризации и оптических постоянных материала являются константами (для более подробного описания см. раздел 1.2) и в котором фазовый набег, вносимый пленкой, в зависит от длины волны и толщины слоя:
2пйи СОБ(в)
в = Л '
Пример зависимости коэффициента отражения однослойной пленки от длины волны для различных толщин приведен на Рисунке 1.5 справа. На нем видно, что функция имеет квазипериодический характер. Один из подходов к определению толщин тонкой однослойной структуры, материал которой обладает малым поглощением, заключается в поиске максимумов или минимумов в спектре отраженного сигнала. Если два экстремума найдены на длинах волн Л1 и Л2, то толщина слоя может быть вычислена с помощью выражения [39]:
, 1 МЛ1Л2
а = - •
2 п(Л1)Л2 - п(Л2)Л1'
где М - количество осцилляций функции между максимумами. Один из существенных недостатков метода заключается в том, что шум измеряемого сигнала, а также конечная величина разрешения спектрометра может приводить к значительным ошибкам при определении положения экстремума, а следовательно, к большим отклонениям вычисляемой толщине покрытия от реальной толщины.
2
Другой подход, предложенный для определения неизвестной толщины й заключается в применении преобразования Фурье к спектральной зависимости коэффициента отражения. Если построить зависимость коэффициента отражения от величины, обратной длине волны (см. Рисунок 1.5), осцилляции полученного сигнала будут иметь постоянный период, который может быть определен с применением преобразования Фурье [40]. Этот период Ркл является величиной обратной искомой толщине слоя: й = 1/Ркл. Такой подход не позволяет найти толщину слоя, если ее величина меньше, чем несколько длин волн. Измеряемая толщина должна быть достаточно большой, чтобы погрешность ее определения была бы приемлемой.
Похожие диссертационные работы по специальности «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы», 05.11.07 шифр ВАК
Развитие метода эллипсометрии для исследования наноразмерных пленок диэлектриков, полупроводников и металлов2014 год, кандидат наук Свиташева, Светлана Николаевна
Методы и приборы лазерной и спектральной эллипсометрии с бинарной модуляцией состояния поляризации2011 год, доктор технических наук Ковалев, Виталий Иванович
Теория дифракции рентгеновского излучения от неоднородных слоистых сред2014 год, кандидат наук Кожевников, Игорь Викторович
Экспериментальное исследование оптических свойств материалов с многократным рассеянием2005 год, кандидат технических наук Варавва, Андрей Сергеевич
Оптические и магнитооптические свойства магнитных наноструктур по данным in situ магнитооптической эллипсометрии2020 год, кандидат наук Максимова Ольга Александровна
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Цепулин Владимир Германович, 2019 год
Список литературы
1. Schmit J., Creath K., Wyant J. C. Surface profilers, multiple wavelength, and white light interferometry // Optical Shop Testing. 2007. Vol. 667755.
2. Three-dimension surface characterization of grinding wheel using white light interferometer / Lan Yan, YM Rong, Feng Jiang, Zhi Xiong Zhou // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. Vol. 55, no. 14. P. 133-141.
3. de Groot Peter. Coherence scanning interferometry // Optical measurement of surface topography. Springer, 2011. P. 187-208.
4. Svanborg Lory Melin, Andersson Martin, Wennerberg Ann. Surface characterization of commercial oral implants on the nanometer level // Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials. 2010. Vol. 92, no. 2. P. 462-469.
5. Xie Weichang, Lehmann Peter, Niehues Jan. Lateral resolution and transfer characteristics of vertical scanning white-light interferometers // Applied optics. 2012. Vol. 51, no. 11. P. 1795-1803.
6. Direct measurements of air layer profiles under impacting droplets using highspeed color interferometry / Roeland CA van der Veen, Tuan Tran, Detlef Lohse, Chao Sun // Physical Review E. 2012. Vol. 85, no. 2. P. 026315.
7. Pavlicek Pavel, Michalek Vaclav. White-light interferometry—Envelope detection by Hilbert transform and influence of noise // Optics and lasers in engineering. 2012. Vol. 50, no. 8. P. 1063-1068.
8. Maniscalco Bianca, Kaminski Piotr M, Walls JM. Thin film thickness measurements using scanning white light interferometry // Thin Solid Films. 2014. Vol. 550. P. 10-16.
9. Wiesner Bernhard, Hybl Ondrej, Häusler Gerd. Improved white-light interferom-
etry on rough surfaces by statistically independent speckle patterns // Applied optics. 2012. Vol. 51, no. 6. P. 751-757.
10. Investigation of the optical properties of MoS2 thin films using spectroscopic ellip-sometry / Chanyoung Yim, Maria O'Brien, Niall McEvoy et al. // Applied Physics Letters. 2014. Vol. 104, no. 10. P. 103114.
11. Oates TWH, Wormeester Herbert, Arwin Hans. Characterization of plasmonic effects in thin films and metamaterials using spectroscopic ellipsometry // Progress in Surface Science. 2011. Vol. 86, no. 11-12. P. 328-376.
12. Thermally tunable optical constants of vanadium dioxide thin films measured by spectroscopic ellipsometry / JB Kana Kana, JM Ndjaka, G Vignaud et al. // Optics Communications. 2011. Vol. 284, no. 3. P. 807-812.
13. Structural and optical properties of ZnO thin films prepared by sol-gel method with different thickness / Linhua Xu, Xiangyin Li, Yulin Chen, Fei Xu // Applied Surface Science. 2011. Vol. 257, no. 9. P. 4031-4037.
14. Depletion of PCBM at the cathode interface in P3HT/PCBM thin films as quantified via neutron reflectivity measurements / Andrew J Parnell, Alan DF Dunbar, Andrew J Pearson et al. // Advanced Materials. 2010. Vol. 22, no. 22. P. 24442447.
15. Spectroscopic ellipsometry characterization of electrochromic tungsten oxide and nickel oxide thin films made by sputter deposition / Iryna Valyukh, Sara Green, Hans Arwin et al. // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2010. Vol. 94, no. 5. P. 724-732.
16. Highly controllable transparent and conducting thin films using layer-by-layer assembly of oppositely charged reduced graphene oxides / Dong Wook Lee, Tae-Keun Hong, Dongwoo Kang et al. // Journal of Materials Chemistry. 2011. Vol. 21, no. 10. P. 3438-3442.
17. Ehrmann Nicole, Reineke-Koch Rolf. Ellipsometric studies on ZnO: Al thin films: Refinement of dispersion theories // Thin Solid Films. 2010. Vol. 519, no. 4. P. 1475-1485.
18. Ковалев Виталий Иванович. Методы и приборы лазерной и спектральной
эллипсометрии с бинарной модуляцией состояния поляризации : Дисс. на соискание степени кандидата наук / Виталий Иванович Ковалев ; Институт радиотехники и электроники им. ВА Котельникова Российской академии наук. 2011.
19. Mockute Aurelija. Thin Film Synthesis and Characterization of New MAX Phase Alloys : Ph. D. thesis / Aurelija Mockute ; Linkoping University. 2012.
20. Тропин АН. Исследование оптических пленок и синтез на их основе интерференционных фильтров для ИК-диапазона спектра // Автореферат дисс. кан. физ-мат наук/СПб. 2008.
21. Dreyer Erin C. Characterization of Electrodeposited Chitosan Films by Atomic Force Microscopy and Raman Spectroscopy : Ph. D. thesis / Erin C Dreyer ; University of Maryland. 2006.
22. Губанова Людмила Александровна. Градиентные интерференционные системы : Дисс. на соискание степени кандидата наук / Людмила Александровна Губанова ; Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий. 2008.
23. Quality control of oblique incidence optical coatings based on normal incidence measurement data / Tatiana V. Amotchkina, Michael K. Trubetskov, Alexander V. Tikhonravov et al. // Optics Express. 2013. Vol. 21, no. 18. P. 21508.
24. Reliable optical characterization of e-beam evaporated TiO films deposited at different substrate temperatures / T. Amotchkina, M. Trubetskov, A. Tikhonravov et al. // Applied Optics. 2013. Vol. 53. P. A8.
25. Gao Lihong, Lemarchand Fabien, Lequime Michel. Reverse engineering from spectrophotometric measurements: performances and efficiency of different optimization algorithms // Applied Physics A. 2012. Vol. 108, no. 4. P. 877-889.
26. Kino Gordon S., Chim Stanley S. C. Mirau correlation microscope // Applied Optics. 1990. Vol. 29, no. 26. P. 3775.
27. Spectral interference Mirau microscope with an acousto-optic tunable filter for three-dimensional surface profilometry / D.S. Mehta, S. Saito, H. Hinosugi et al. //
Appl. Opt. 2003. Vol. 42, no. 7. P. 1296-1305.
28. You Jang-Woo, Kim Soohyun, Kim Daesuk. High speed volumetric thickness profile measurement based on full-field wavelength scanning interferometer // Optics Express. 2008. Vol. 16, no. 25. P. 21022-21031.
29. Kim Seung-Woo, Kim Gee-Hong. Thickness-profile measurement of transparent thin-film layers by white-light scanning interferometry // Appl. Opt. 1999. Oct. Vol. 38, no. 28. P. 5968-5973.
30. Treasure of the Past VII: Measurement of the thickness and refractive index of very thin films and the optical properties of surfaces by ellipsometry / F.L. McCrackin, E. Passaglia, R.R. Stromberg, H.L. Steinberg // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 2001. Vol. 106, no. 3. P. 589.
31. High resolution imaging microellipsometry of soft surfaces at 3 ^m lateral and 5 Ä normal resolution / A. Albersdörfer, G. Elender, G. Mathe et al. // Applied Physics Letters. 1998. Vol. 72, no. 23. P. 2930-2932.
32. Эллипсометрия - прецизионный метод контроля тонкопленочных структур с субнанометровым разрешением / В. А. Швец, Е. В. Спесивцев, С. В. Рых-лицкий, Н. Н. Михайлов // Российские Нанотехнологии. 2009. Т. 4, № 3-4. С. 91-102.
33. Ellipsometry as a high-precision technique for subnanometer-resolved monitoring of thin-film structures / V. A. Shvets, E. V. Spesivtsev, S. V. Rykhlitskii, N. N. Mikhailov // Nanotechnologies in Russia. 2009. Vol. 4, no. 3-4. P. 201214.
34. Multilayer model for determining the thickness and refractive index of solgel coatings via laser ellipsometry / Vincent L.Y. Loke, Norbert Riefler, Andreas Mehner et al. // Thin Solid Films. 2013. Vol. 531. P. 93-98.
35. Bader G., Ashrit P. V., Truong Vo-Van. Transmission and reflection ellipsometry of thin films and multilayer systems // Applied Optics. 1998. Vol. 37, no. 7. P. 1146.
36. Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. Мир, 1981. P. 343.
37. Борн Макс, Вольф Эмиль. Основы оптики. Наука, 1973. С. 78.
38. Spectroscopic thin film thickness measurement system for semiconductor industries / M. Horie, N. Fujiwara, M. Kokubo, N. Kondo // Instrumentation and Measurement Technology Conference. Vol.2. 1994. May. P. 677-682.
39. Manifacier J. C., Gasiot J., Fillard J. P. A simple method for the determination of the optical constants n, k and the thickness of a weakly absorbing thin film // Journal of Physics E: Scientific Instruments. 1976. Vol. 9, no. 11. P. 1002.
40. Takeda Mitsuo, Ina Hideki, Kobayashi Seiji. Fourier-transform method of fringe-pattern analysis for computer-based topography and interferometry // JOSA. 1982. Vol. 72, no. 1. P. 156-160.
41. Sreemany Monjoy, Sen Suchitra. A simple spectrophotometric method for determination of the optical constants and band gap energy of multiple layer TiO2 thin films // Materials Chemistry and Physics. 2004. Vol. 83, no. 1. P. 169-177.
42. Ylilammi Markku, Ranta-aho Timo. Optical determination of the film thicknesses in multilayer thin film structures // Thin Solid Films. 1993. Vol. 232, no. 1. P. 56-62.
43. Simultaneous measurement of six layers in a silicon on insulator film stack using spectrophotometry and beam profile reflectometry / J. M. Leng, J. J. Sidorowich, Y. D. Yoon et al. // Journal of Applied Physics. 1997. Vol. 81, no. 8. P. 3570.
44. Measurement of the thickness profile of a transparent thin film deposited upon a pattern structure with an acousto-optic tunable filter / Daesuk Kim, Soohyun Kim, Hong Jin Kong, Yunwoo Lee // Optics Letters. 2002. Vol. 27, no. 21. P. 1893.
45. Instrumentation considerations in spectral imaging for tissue demarcation: Comparing three methods of spectral resolution / S.C. Gebhart, D.L. Stokes, T. Vo-Dinh, A. Mahadevan-Jansen // Spectral Imaging: Instrumentation, Applications, and Analysis III. Vol.5694. 2005. P. 41-52.
46. Morris Hannah R., Hoyt Clifford C., Treado Patrick J. Imaging Spectrometers for Fluorescence and Raman Microscopy: Acousto-Optic and Liquid Crystal Tunable Filters // Applied Spectroscopy. 1994. Vol. 48, no. 7. P. 857-866.
47. Hagen Nathan, Kudenov Michael W. Review of snapshot spectral imaging technologies // Optical Engineering. 2013. Vol. 52, no. 9. P. 090901-090901.
48. Multilayer thin-film inspection through measurements of reflection coefficients / Kai Wu, Cheng-Chung Lee, Neal J. Brock, Brad Kimbrough // Opt. Lett. 2011. Aug. Vol. 36, no. 16. P. 3269-3271.
49. Measurement of the thickness profile of a transparent thin film deposited upon a pattern structure with an acousto-optic tunablefilter / Daesuk Kim, Soohyun Kim, Hong Jin Kong, Yunwoo Lee // Opt. Lett. 2002. Nov. Vol. 27, no. 21. P. 18931895.
50. High resolution imaging microellipsometry of soft surfaces at 3 ^m lateral and 5 A normal resolution / A. Albersdorfer, G. Elender, G. Mathe et al. // Appl. Phys. Lett. 1998. Vol. 72, no. 23. P. 2930-2932.
51. Ylilammi Markku, Ranta-aho Timo. Optical determination of the film thicknesses in multilayer thin film structures // Thin Solid Films. 1993. Vol. 232, no. 1. P. 56-62.
52. Kim Dae-Suk, Cho Yong-Jai. 3-D Surface Profile Measurement Using An Acousto-optic Tunable Filter Based Spectral Phase Shifting Technique // Journal of the Optical Society of Korea. 2008. Vol. 12, no. 4. P. 281-287.
53. Bader G., Ashrit P. V., Truong Vo-Van. Transmission and reflection ellipsome-try of thin films and multilayer systems // Appl. Opt. 1998. Mar. Vol. 37, no. 7. P. 1146-1151.
54. Wizinowich Peter L. Phase shifting interferometry in the presence of vibration: a new algorithm and system // Applied Optics. 1990. Vol. 29, no. 22. P. 32713279.
55. Weinstein W. The Reflectivity and Transmissivity of Multiple Thin Coatings // JOSA. 1947. Vol. 37, no. 7. P. 576-581.
56. Ohlidal Ivan, Franta Daniel, Necas David. Ellipsometric and reflectometric characterization of thin films exhibiting thickness non-uniformity and boundary roughness//Applied Surface Science. 2017. . Vol.421. P. 687-696.
57. Avantes. URL: https://www.avantes.com/ (online; accessed: 2018-09-20).
58. HORIBA - Spectroscopy Solutions. URL: https:// www.horiba.com/en_en/products/detail/action/show/Product/
spectroscopy- solutions- mid- focal- length- imaging- spectrometer- ihr- series-1590/ (online; accessed: 2018-09-20).
59. Solar Laser Systems. URL: https://solarlaser.com/ (online; accessed: 2018-0920).
60. Modular Miniature Spectrometer Options - Ocean Optics, Largo, FL. URL: https://oceanoptics.com/product- category/modular- spectrometers/ (online; accessed: 2018-09-20).
61. Л.Н. Магнич, В.Я. Молчанов. Акустооптический устройства и их применение. Советское радио изд. Москва, 1978. С. 6.
62. Балакший Владимир Иванович, Парыгин Владимир Николаевич, Чирков Леонид Евгеньевич. Физические основы акустооптики. Радио и связь, 1985. С. 245.
63. Beeckman Jeroen, Neyts Kristiaan, Vanbrabant Pieter JM. Liquid-crystal photonic applications//Optical Engineering. 2011. Vol. 50, no. 8. P. 081202.
64. Bei L. Acousto-optic tunable filters: fundamentals and applications as applied to chemical analysis techniques // Progress in Quantum Electronics. 2004. Vol. 28, no. 2. P. 67-87.
65. Gillespie Stacey R., Carnahan Jon W. Ultraviolet Quartz Acousto-optic Tunable Filter Wavelength Selection for Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry // Applied Spectroscopy. 2001. Vol. 55, no. 6. P. 730-738.
66. El Gamal Abbas, Eltoukhy Helmy. CMOS image sensors // IEEE Circuits and Devices Magazine. 2005. Vol. 21, no. 3. P. 6-20.
67. Ахманов Сергей Александрович, Никитин Сергей Юрьевич. Физическая оптика. Изд -во Моск. ун-та, 2004. С. 319.
68. Hadamard Jacques. Sur les problèmes aux dérivées partielles et leur signification physique//Bulletin of Princeton University. 1902. Vol.13. P. 1-20.
69. Power J. F. Inverse problem theory in the optical depth profilometry of thin films // Review of Scientific Instruments. 2002. Vol. 73, no. 12. P. 4057-4141.
70. Тихонов Андрей Николаевич, Арсенин Василий Яковлевич. Методы решения некорректных задач. Москва : Наука, 1979. С. 16.
71. Bates Douglas M., Watts Donald G. Nonlinear Regression Analysis and Its Applications. John Wiley & Sons, Inc., 1988. P. 6.
72. Algorithms for solving inverse problems in the optics of layered media based on comparing the extrema of spectral characteristics / T. F. Isaev, D. V. Lukyanenko, A. V. Tikhonravov, A. G. Yagola // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2017. Vol. 57, no. 5. P. 867-875.
73. On the reliability of reverse engineering results / Tatiana V. Amotchkina, Michael K. Trubetskov, Vladimir Pervak et al. // Applied Optics. 2012. Vol. 51, no. 22. P. 5543.
74. Comparison of algorithms used for optical characterization of multilayer optical coatings / Tatiana V. Amotchkina, Michael K. Trubetskov, Vladimir Pervak et al. // Applied Optics. 2011. Vol. 50, no. 20. P. 3389.
75. Tikhonravov A. V., Gorokh A. Modified sequential algorithm for the on-line characterization of optical coatings // Optics Express. 2015. Vol. 23, no. 18. P. 23561.
76. Reverse engineering of multilayer coatings for ultrafast laser applications / M. Trubetskov, T. Amotchkina, A. Tikhonravov, V. Pervak // Applied Optics. 2014. Vol. 53, no. 4. P.A114.
77. Nocedal Jorge, Wright Stephen J. Numerical optimization. Springer series in operations research. 2nd ed edition. New York : Springer, 2006. P. 250276. ISBN: 978-0-387-30303-1. OCLC: ocm68629100.
78. Kirkpatrick Scott, Gelatt C. Daniel, Vecchi Mario P. Optimization by simulated annealing // science. 1983. Vol. 220, no. 4598. P. 671-680.
79. Storn Rainer, Price Kenneth. Differential Evolution - A Simple and Efficient Heuristic for global Optimization over Continuous Spaces // Journal of Global Optimization. 1997. Vol. 11, no. 4. P. 341-359.
80. Snoek Jasper, Larochelle Hugo, Adams Ryan P. Practical Bayesian Optimization of Machine Learning Algorithms // Advances in Neural Information Processing Sys-
tems 25 / Ed. by F. Pereira, C. J. C. Burges, L. Bottou, K. Q. Weinberger. Curran Associates, Inc., 2012. P. 2951-2959.
81. Shan Songqing, Wang G. Gary. Survey of modeling and optimization strategies to solve high-dimensional design problems with computationally-expensive blackbox functions // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2010. Vol. 41, no. 2. P. 219-241.
82. Mueller matrix imaging ellipsometry for nanostructure metrology / Shiyuan Liu, Weichao Du, Xiuguo Chen et al. // Optics Express. 2015. Vol. 23, no. 13. P. 17316.
83. Storn Rainer, Price Kenneth. Differential Evolution &Ndash; A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces // J. Global Optim. 1997. . Vol. 11, no. 4. P. 341-359.
84. Characterization of structures from X-ray scattering data using genetic algorithms / M. Wormington, C. Panaccione, K. M. Matney, D. K. Bowen // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1999. Vol. 357, no. 1761. P. 2827-2848.
85. Application of genetic algorithms for characterization of thin layered materials by glancing incidence X-ray reflectometry / A.D. Dane, A. Veldhuis, D.K.G.de Boer et al. // Physica B: Condensed Matter. 1998. Vol. 253, no. 3-4. P. 254-268.
86. Гилл Филип, Мюррей Уолтер, Райт Маргарет. Практическая оптимизация. Мир, 1985. Т. 509. С. 188.
87. Samet Hanan. Spatial Data Structures. 1995. P. 5.
88. Guttman Antonin. R-trees: A Dynamic Index Structure for Spatial Searching // Proceedings of the 1984 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data. SIGMOD '84. New York, NY, USA : ACM, 1984. P. 47-57.
89. Sellis Timos K., Roussopoulos Nick, Faloutsos Christos. The R+-Tree: A Dynamic Index for Multi-Dimensional Objects // Proceedings of the 13th International Conference on Very Large Data Bases. VLDB '87. San Francisco, CA, USA : Morgan Kaufmann Publishers Inc., 1987. P. 507-518.
90. The R*-tree: An Efficient and Robust Access Method for Points and Rectangles /
Norbert Beckmann, Hans-Peter Kriegel, Ralf Schneider, Bernhard Seeger // Proceedings of the 1990 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data. SIGMOD '90. New York, NY, USA : ACM, 1990. P. 322-331.
91. García R Yván J., López Mario A., Leutenegger Scott T. A Greedy Algorithm for Bulk Loading R-trees // Proceedings of the 6th ACM International Symposium on Advances in Geographic Information Systems. GIS '98. New York, NY, USA : ACM, 1998. P. 163-164.
92. Bentley Jon Louis. Multidimensional binary search trees used for associative searching // Communications of the ACM. 1975. Vol. 18, no. 9. P. 509517.
93. Friedman Jerome H., Bentley Jon Louis, Finkel Raphael Ari. An Algorithm for Finding Best Matches in Logarithmic Expected Time // ACM Trans. Math. Softw. 1977. Vol. 3,no. 3. P. 209-226.
94. Brown Russell A. Building a balanced kd tree in O (kn log n) time // arXiv preprint arXiv:1410.5420. 2014. URL: http://arxiv.org/abs/1410.5420 (online; accessed: 2016-11-20).
95. Weber Roger, Schek Hans-Jörg, Blott Stephen. A quantitative analysis and performance study for similarity-search methods in high-dimensional spaces // VLDB. Vol. 98. 1998. P. 194-205.
96. Leutenegger Scott T., Lopez Mario A., Edgington Jeffrey. STR: A simple and efficient algorithm for R-tree packing // Data Engineering, 1997. Proceedings. 13th international conference on. IEEE, 1997. P. 497-506.
97. Göbel Richard. Towards Logarithmic Search Time Complexity for R-Trees // Innovations and Advanced Techniques in Computer and Information Sciences and Engineering. Springer, Dordrecht, 2007. P. 201-206.
98. Henri P. Gavin. The Levenberg-Marquardt method for nonlinear least squares curve-fitting problems. 2017.
99. Double-AOTF spectral imaging system / V. I. Pustovoit, V. E. Pozhar, M. M. Mazur et al. // Acousto-optics and Photoacoustics / Ed. by Antoni Sliwinski, Rainer Reibold, Vitaly B. Voloshinov. Vol. 5953. 2005. P. 59530P.
отзыв
научного руководителя доктора технических наук, профессора Карасика Валерия Ефимовича на диссертационную работу Цепулина Владимира Германовича
«ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИН МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР» представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности
05.11.07 - оптические и оптико-электронные приборы и комплексы
Тема диссертационной работы Цепулина В.Г. посвящена разработке перспективного высокоскоростного метода измерения толщин многослойных пленочных структур.
Существующие методы и аппаратура измерения толщин слоев многослойных пленочных структур не обеспечивают высокую скорость измерений, необходимую для восстановления распределения толщин слоев в реальном масштабе времени, что определяет актуальность исследований, представленных в диссертационной работе.
В диссертации аспирант предлагает оригинальный метод, позволяющий существенно сократить продолжительность проводимого измерения за счет использования априорной информации об измеряемой пленочной структуре. Представленный метод предполагает проведение расчета диапазонов измерения коэффициентов отражения и их хранение в виде специальной древовидной структуры, которая обеспечивает высокую скорость обработки зарегистрированных коэффициентов отражения. Для реализации высокой скорости регистрации необходимой информации было предложено включить двойной акустооптический монохроматор в измерительный канал спектрофотометрической установки.
В работе было проведено обширное исследование зависимости
быстродействия представленного метода от его параметров, устойчивости и погрешностей метода. В результате выполненных исследований было обосновано, что метод обеспечивает достаточно малую продолжительность измерения (от 0,16 до 4 мс).
Высокий уровень математической подготовки и широкое знания методов цифровой обработки сигналов позволили аспиранту научно обосновать предложенный метод и реализовать программное обеспечение для экспериментальной проверки полученных результатов. Погрешность измерений, проведенных на созданной экспериментальной измерительной установке составила от 1 до 5%. Проведенные эксперименты подтверждают выводы, полученные в теоретической части диссертационной работы.
Результаты работы обсуждались на научном семинаре кафедры лазерных и оптико-электронных приборов, докладывались на международных конференциях и представлены в 10 научных работах, в том числе 4 научных статьях, включенных в Перечень ВАК РФ, 1 из них - в международную базу Scopus. Результаты работы внедрены в компании Miru Systems и в МГТУ им. Н.Э. Баумана, что подтверждено соответствующими актами.
В 2014 году Цепулин В.Г. с отличием окончил кафедру лазерных и оптико-электронных приборов МГТУ им. Н.Э. Баумана по специальности «Оптико-электронные приборы и системы». В 2014 году поступил в очную аспирантуру МГТУ им. Н.Э. Баумана, которую успешно окончил в 2018 году. В 2013 году Цепулин В.Г. был принят на работу в НОЦ «Фотоника и ИК-техника» и с этого времени вел научную работу, совмещая ее с обучением в аспирантуре. В процессе своей работы Цепулин В.Г. принял участие в многочисленных научно-исследовательских проектах, результаты которых подтверждают его высокую профессиональную квалификацию.
Диссертация Цепулина В.Г. представляет собой законченную квалификационную работу, выполненную на высоком уровне. Она полностью соответствует требованиям ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям.
На основании вышеизложенного считаю, что диссертационная работа Цепулина В.Г. представляет собой самостоятельную, законченную научно-квалификационную работу, выполненную на актуальную тему, обладающую научной новизной и практической ценностью. Она полностью удовлетворяет требованиям ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор, Цепулин Владимир Германович, заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.07 - «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы».
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор кафедры РЛ-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана
/у В.Е. Карасик « Ч » ji^-c-fyrxx- 2019 г
Адрес МГТУ им. Н.Э. Баумана:
105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1. г'ь зазеряю
Рабочий телефон: +7(499)263-66-34 Ж. Адрес эл. почты: karassik@bmstu.ru
1КА yriPVBniHM К
-263-60-48
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.