Mapování vlastností plasmatickým paprskem připravených tenkých vrstev užitím zobrazovací spektroskopické reflektometrie

Mapping of properties of thin plasma jet films using imaging spectroscopic reflectometry

journal article in Web of Science

en

The construction of a normal-incidence imaging spectrophotometer for mapping of thin film properties is described. It is based on an on-axis reflective imaging system, utilising a telescope-like arrangement. A charge-coupled device camera is used as the detector, permitting measurements in the spectral range of 275-1100 nm with resolution of 37 square micrometers. The performance of the instrument is demonstrated by optical characterisation of highly non-uniform thin films deposited from hexamethyldisiloxane on silicon substrates by a single capillary plasma jet at atmospheric pressure. The imaging spectrophotometry is used as a self-sufficient technique for the determination of both the film optical constants and maps of local thickness. The thickness maps are compared with the results of conventional thickness profile characterisation methods, profilometry and atomic force microscopy and the differences and errors are discussed.

Je popsána konstrukce zobrazovacího spektrofotometru pro mapování vlastností tenkých vrstev při kolmém dopadu světelného svazku. Pro zobrazení je ve spektrofotometru užito reflexní zobrazovací soustavy. Jako detektor je použita CCD kamera umožňující měření ve spektrálním rozsahu 275 – 1100 nm a s rozlišením 37 mikrometrů čtverečných podél plochy vzorku. Výkonnost přístroje je demonstrována na případě charakterizace velmi neuniformních tenkých vrstev deponovaných z hexamethyldisiloxanu na křemíkové podložky kapilárním plasmatickým paprskem při atmosférickém tlaku. Zobrazovací spektrofotometrie je užita jako metoda dostačující pro určování jak optických konstant, tak i map lokálních tlouštěk. Tyto mapy tlouštěk jsou srovnány s výsledky konvenčních metod určování profilu tlouštěk, tj. profilometrie a mikroskopie atomové síly. Rozdíly a chyby jsou diskutovány.

The construction of a normal-incidence imaging spectrophotometer for mapping of thin film properties is described. It is based on an on-axis reflective imaging system, utilising a telescope-like arrangement. A charge-coupled device camera is used as the detector, permitting measurements in the spectral range of 275-1100 nm with resolution of 37 square micrometers. The performance of the instrument is demonstrated by optical characterisation of highly non-uniform thin films deposited from hexamethyldisiloxane on silicon substrates by a single capillary plasma jet at atmospheric pressure. The imaging spectrophotometry is used as a self-sufficient technique for the determination of both the film optical constants and maps of local thickness. The thickness maps are compared with the results of conventional thickness profile characterisation methods, profilometry and atomic force microscopy and the differences and errors are discussed.

Zobrazovací spektrofotometrie, mikroplazmatický paprsek, neuniformní tenké vrstvy, optické vlastnosti, mapování tloušťky

imaging spectrophotometry; micro-plasma jet; non-uniform thin films; optical properties; thickness mapping

2014

13.10.2014

IOP PUBLISHING LTD

TEMPLE CIRCUS, TEMPLE WAY, BRISTOL BS1 6BE, ENGLAND

0957-0233

25

11

1–9

9