БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

 

«Оптические методы НК. Прямой контроль в оптической (световой) микроскопии»

МИНСК, 2008

Оптические методы НК

Оптический диапазон спектра, по определению, принятому Международной комиссией по освещению (МКО), составляют электромагнитные волны, длина которых от 1 мм до 1 нм (рис. 1).

Оптические методы НК основаны на использовании явлений отражения, поглощения, поляризации, интерференции и дифракции света проявляющихся в результате его взаимодействия с контролируемым объектом при получении информации о состоянии этого объекта и его параметрах. При изготовлении изделий микроэлектроники применяются различные материалы (металлы, полупроводники, диэлектрики), которые по разному взаимодействуют с оптическим излучением. Это взаимодействие определяется свойствами материалов, их геометрией, внешними условиями, а также параметрами оптического излучения.

По способам получения информации об объекте оптические методы НК разделяются на визуальные и фотоэлектрические. По физическим методам, с помощью которых извлекается информация о контролируемом объекте, оптический НК можно разделяют на следующие основные виды: микроскопия, интерферометрия, спектрометрия и эллипсометрия.

Рис. 1. Оптический диапазон спектра

Рис. 2. Взаимодействие света с контролируемым объектом

Теоретические основы оптических методов НК

Световые колебания, как и любые другие электромагнитные колебания, характеризуются волновыми и корпускулярными свойствами.

Волновые свойства света. Монохроматический луч света представляется как плоскопараллельная электромагнитная волна с взаимоперпендикулярными направлениями колебаний векторов электрического E и магнитного H полей. Причём направления их колебаний перпендикулярны направлению распространения волны. Световые колебания характеризуются: частотой =2, длиной волны =c/, фазой t, скоростью распространения v=c/n, где  - круговая частота, измеряемая в [рад/с];  - линейная частота, измеряемая в [Гц]; c - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме; t - время; n -показатель преломления среды.

Т.к. основные физико-химические явления, связанные с проявлением световых колебаний, обязаны электрической составляющей E световых колебаний, то обычно свет рассматривают, как электрическую волну, которая описывается следующим уравнением

Е= еЕcos(tО- X),

гдеX = 2 (tX -tО) = 2 (x1 -xО)/v = 2nx(t)/c , - сдвиг фазы световых колебаний, характеризующий свойства объекта, с которым взаимодействовала световая волна в процессе его контроля (рис.2);

n = c/v - показатель преломления среды, характеризующий степень замедления распространения световой волны в анализируемой среде по сравнению с вакуумом.

В общем виде комплексный показатель преломления  выражается как

 = n - ik , где

k - коэффициент экстинкции, характеризующий поглощение света в веществе,

n = ()1/2 - действительный коэффициент преломления вещества, определяемый диэлектрической и магнитной проницаемостями этого вещества.

Таким образом, если проанализировать изменение фазы световых колебаний после прохождения луча света через исследуемый объект или после отражения от него, то можно получить достаточно большой объём информации о свойствах этого объекта. На этом и основан принцип действия большинства оптических методов НК. ............