Интерференционная профилометрия

В работе использовался оптический интерферометр высокого разрешения сканирующий в белом свете, использующийся для бесконтактной профилометрии NanoMap 1OOOWLI. (технические характеристики: создание 3d моделей сканируемой поверхности; разрешение до 1 нм; глубина сканирования от 1 нм до 55 мм; пошаговый замер высоты, возможно сканирование образцов до 620 мм в диаметре, представленный на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - NanoMap 1000WLI

Принципы интерференционной профилометрии заключаются в анализе интерференционных картин (минимумов), полученных в результате суммирования двух потоков света от лазерного диода (LED), один проходит через оптическую схему и длина пути всегда постоянна, а второй отражается от поверхности образца и длина пути зависит от положения (по высоте) камеры.

Свет от источника (LED) проходит через светофильтр и попадает на делитель, который направляет поток вертикально вниз в сторону объекта. На пути стоит еще один делитель света, которые отражает часть света вертикально вверх на камеру, а часть света пропускает дальше, фокусируя её на поверхность исследуемого объекта. После отражения от поверхности, второй поток также направляется на камеру, как показано на рисунке 2.9. Таким образом, на ПЗС матрицу попадают два потока с некой разницей фаз, что приводит к появлению интерференционных полос. Профиль исследуемой поверхности сканируется вертикальным перемещением объектива с помощью пьезоэлектрического преобразователя с высоколинейным и емкостными датчиками или с помощью микромоторов (в зависимости от диапазона вертикального сканирования). А видеосистема фиксирует интенсивности в каждом пикселе камеры, которые затем преобразовываются в карты высот [172].

Подготовка образцов кристаллов германия и парателлурита для исследования в оптическом профилометре заключалась в очистке от загрязнений (окислов, жиров, посторонних микроскопических частиц), которые влияют на вид полученных топологических изображений и как следствие искажают профилограммы. Техника очистки образцов состоит в обработке растворителем в ультразвуковой ванне или в протирке поверхности спиртом или ацетоном.

Полученные с профилометра карты высот переводятся в матричный формат (координаты X, Y, высота) и экспортируются в специализированное программное обеспечение SPIP. В данном ПО по полученным данным возможно воссоздание 3D и 2D профилей по выбранному срезу, проведение Фурье и высотного анализа исследуемой поверхности [172].

Рисунок 2.9 - Схема оптического интерференционного профилометра.

C помощью оптического профилометра может быть решена проблема разделения слитных изображений дислокационных ямок травления, вносящих погрешности в измерение плотности дефектов. При сканировании и получении 3D профиля поверхности исследуемые области подвергаются профилометрическому анализу. При получении локальных 2D профилей производится оценка и подсчет минимумов, которые являются дном ямок травления в местах выхода дислокаций. На рисунке 2.10 представлены все стадии процедуры разделения слитных ямок с помощью оптического профилометра.

В ходе проводимых исследований по результатам данной методики диссертантом в соавторстве была подана заявка на патент "Способ определения плотности дислокаций в монокристаллах германия методом профилометрии".

Рисунок 2.10 - Изображение поверхности кристалла (а), участка сканирования

(б), 3D и 2Э-профили дислокационных ямок травления (в,г)