Контроль чистоты поверхности оптических элементов эллипсометрическим методом

Проанализирована возможность контроля химической чистоты поверхности оптических элементов эллипсометрическим методом. Приведено обоснование возможности измерения параметров загрязняющих пленок на оптической поверхности элементов эллипсометрическим методом. Показано упрощение процесса определения толщины загрязняющей пленки при расширении возможности ее измерения на оптическом элементе из разных материалов. Выполнены эллипсометрические исследования свежеполированных и побывавших в эксплуатации металлических зеркал из меди и сплава меди (циркониевой бронзы), алюминия и его сплавов АМГ-6, АЛ-9, АЛ-24. Проведены исследования на элементах из оптических стекол К-8 и К-108 (ГОСТ 3514-94) — наиболее типичных материалов, используемых для изготовления оптических деталей для лазерной техники видимого и ближнего ИК-диапазона, из монокристаллов NaCl, BaF₂ и сапфира (Al₂O₃); измерены параметры загрязняющих пленок на поверхности данных элементов. Установлено, что метод эллипсометрии целесообразно использовать при входном (перед проведением физико-химической очистки) и выходном (после очистки) контроле оптического элемента для оценки загрязненности оптической поверхности, а также для количественного анализа концентрации загрязнений на оптической поверхности элементов при отработке технологии их физико-химической очистки.

1. В. Е. Рогалин, И. А. Каплунов. Изв. Сочинского гос. ун-та, 4-2(28) (2013) 120—127

2. Б. И. Макшанцев, Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин. Квант. электрон., 12, 1 (1985) 22—28 [B. I. Makshantsev, R. E. Rovinskiĭ, V. E. Rogalin. Sov. J. Quantum Electron., 15, N 1 (1985) 10—14], doi: 10.1070/QE1985v015n01ABEH005834

3. И. А. Каплунов, В. Е. Рогалин, С. А. Филин. Цветные металлы, 7 (2014) 72—75 [I. A. Kaplunov, V. E. Rogalin, S. A. Filin. Non-Ferrous Metals, 1 (2015) 29—31], doi: 10.17580/nfm.2015.01.07

4. S. A. Filin, V. E. Rogalin, I. A. Kaplunov, K. M. Zingerman. AIP Conf. Proc., 1915 (2017) 040016, doi: 10.1063/1.5017364

5. В. И. Иванов. Науковедение, 4, № 23 (2014) 87

6. Ю. В. Архипов, И. Н. Белашков, Н. П. Дацкевич, В. Н. Егоров, А. Ф. Изюмов, Н. В. Карлов, В. И. Конов, Н. Н. Кононов, Г. П. Кузьмин, А. А. Нестеренко, Н. И. Чаплиев. Квант. электрон., 13, № 1 (1986) 103—109 [Yu. V. Arkhipov, I. N. Belashkov, N. P. Datskevich, V. N. Egorov, A. F. Izyumov, N. V. Karlov, V. I. Konov, N. N. Kononov, G. P. Kuz’min, A. A. Nesterenko, N. I. Chapliev. Sov. J. Quantum Electron., 16, N 1 (1986) 63—67]

7. Г. М. Мансуров, P. K. Мамедов, A. C. Сударушкин, В. К. Сидорин, К. К. Сидорин, В. И. Пшеницын, В. М. Золотарев. Опт. и спектр., 52, № 5 (1982) 852—857

8. А. П. Ящерицын, А. К. Цокур, М. Л. Еременко. Тепловые явления при шлифовании и свойства обработанных поверхностей, Минск, Наука и техника (1973) 88—102

9. М. К. Адам. Физика и химия поверхностей, Москва, ОГИЗ (1947) 50—110

10. А. П. Семенов. Трение и контактное воздействие графита и алмаза с металлами и сплавами, Москва, Наука (1974) 125—128

11. С. П. Русин. Теплофизика и аэромеханика, 19, № 5 (2012) 643—654

12. В. В. Аполлонов, Ю. М. Васьковский, М. И. Жаворонков, А. М. Прохоров, Р. Е. Ровинский, В. Е. Рогалин, Н. Д. Устинов, К. Н. Фирсов, И. С. Ценина, В. А. Ямщиков. Квант. электрон., 12, № 1 (1985) 5—9 [V. V. Apollonov, Yu. M. Vas’kovskiĭ, M. I. Zhavoronkov, A. M. Prokhorov, R. E. Rovinskiĭ, V. E. Rogalin, N. D. Ustinov, K. N. Firsov, I. S. Tsenina, V. A. Yamshchikov. Sov. J. Quantum Electron., 15, N 1 (1985) 1—3], doi: 10.1070/QE1985v015n01ABEH005831

13. И. Е. Скалецкая, В. Т. Прокопенко, Е. К. Скалецкий. Введение в прикладную эллипсометрию, СПб, НИУ ИТМО (2014) 28—66

14. А. И. Семененко, И. А. Семененко. Науч. приборостроение, 17, № 3 (2007) 54—64

15. А. И. Семененко, И. А. Семененко. Науч. приборостроение, 17, № 4 (2007) 42—54

16. В. Т. Прокопенко, Е. К. Скалецкий, Л. В. Лапушкина, О. В. Майорова, И. Е. Скалецкая, Е. Е. Орлова. Науч.-техн. вестн. Санкт-Петербург. гос. ун-та информ. технол., механ. и оптики, 18 (2005) 107—109

17. В. И. Ковалев, А. И. Руковишников, Н. М. Россуканый, С. В. Ковалев, В. В. Ковалев, В. В. Амеличев, Д. В. Костюк, Д. В. Васильев, Е. П. Орлов. Приборы и техн. эксперимента, 5 (2016) 87—91

18. А. М. Штеренберг, Ю. В. Великанова. Эллипсометрия, Самара, Самар. гос. техн. ун-т (2012) 28—30

19. И. Г. Бурыкин, Л. П. Воробьева, В. В. Грушецкий, Э. Е. Дагман, Р. И. Любинская, Г. А. Сапрыкина, К. К. Свиташев, А. И. Семененко, Л. В. Семененко. Алгоритмы и программы для решения некоторых задач эллипсометрии, под ред. А. В. Ржанова, Новосибирск, Наука, Сиб. отд-е (1980) 40—55

20. B. C. Стащук, В. И. Шкураг. В кн. “Эллипсометрия — метод исследования поверхности”, Новосибирск, Наука (1983) 35—40

21. H. Jiang, Z. Ma, H. Gu, X. Chen, S. Liu. Appl. Sci., 9, N 4 (2019) 698, doi: 10.3390/app9040698

22. J. Bousquet, E. Bustarret, D. Eon, F. Jomard. Diamond Related Mater., 86 (2018) 41—46, doi: 10.1016/j.diamond.2018.04.009

23. В. В. Базаров, В. И. Нуждин, В. Ф. Валеев, Н. М. Лядов. Жур. прикл. спектр., 86, № 1 (2019) 151—154 [V. V. Bazarov, V. I. Nuzhdin, V. F. Valeev, N. M. Lyadov. J. Appl. Spectr., 86, N 1 (2019) 134—137], doi: 10.1007/s10812-019-00793-6

24. В. Н. Кручинин, В. А. Володин, Т. В. Перевалов, А. К. Герасимова, В. Ш. Алиев, В. А. Гриценко. Опт. и спектр., 124, № 6 (2018) 777—782, doi: 10.21883/OS.2018.06.46080.39-18 [V. N. Kruchinin, V. A. Volodin, T. V. Perevalov, A. K. Gerasimova, V. Sh. Aliev, V. A. Gritsenko. Opt. Spectrosc., 124 (2018) 808—813], doi: 10.1134/S0030400X18060140

25. F. Lyzwa, P. Marsik, V. Roddatis, C. Bernhard, M. Jungbauer, V. Moshnyaga. J. Phys. D: Appl. Phys., 51, N 12 (2018) 125306, doi: 10.1088/1361-6463/aaac64

26. N. Farid, N. Mahmoud, N. J. Nagib. J. Opt., 47 (2018) 366—373, doi: 10.1007/s12596-018-0455-0

27. A. Furchner, C. Walder, K. Hinrichs, M. Zellmeier, J. Rappich. Appl. Opt., 57, N 27 (2018) 7895—7904, doi: 10.1364/AO.57.007895

28. M. B. Bouzourâa, Y. Battie, S. Dalmasso, A. En Naciri, M. Oueslati, M. A. Zaïbi. Superlattices Microstruct., 117 (2018) 457—468, doi: 10.1016/j.spmi.2018.03.078

29. X.-D. Zhu, R.-J. Zhang, Y.-X. Zheng, S.-Y. Wang, L.-Y. Chen. Chin. Opt., 12, N 6 (2019) 1195—1234, doi: 10.3788/CO.20191206.1195

30. G. A. Ermolaev, D. I. Yakubovsky, Y. V. Stebunov, A. V. Arsenin, V. S. Volkov. J. Vac. Sci. Technol. B: Nanotechnol. Microelectron., 38, N 1 (2020) 014002, doi: 10.1116/1.5122683

31. S. Zollner, P. P. Paradis, F. Abadizaman, N. S. Samarasingha. J. Vac. Sci. Technol. B: Nanotechnol. Microelectron., 37, N 1 (2019) 012904, doi: 10.1116/1.5081055

32. В. М. Золотарев, К. К. Свиташев, А. И. Семененко. Опт. и спектр., 34, № 5 (1973) 941—946

33. Л. Л. Васильева, К. К. Свиташев, А. И. Семененко, Л. В. Семененко, В. К. Соколов. Опт. и спектр., 37, № 3 (1974) 574—581

34. А. В. Гаврилов, С. А. Бурцев, А. В. Бурмистров. Вестн. Казан. технол. ун-та, 17, № 18 (2014) 183—185

35. Г. А. Григорьев, Н. К. Золкина, Ю. Ю. Столяров, Г. Р. Аллахвердов. ЖФХ, 75, № 10 (2001) 1843—1845 [G. A. Grigor’ev, N. K. Zolkina, Yu. Yu. Stolyarov, G. R. Allakhverdov. Russ. J. Phys. Chem. A, 75, N 10 (2001) 1688—1690]

36. R. E. Cuthrell. The Quantitative Detection of Molecular Layers with the Indium Adhegion Nester. Sandia Laboratories Report SC

37. В. В. Климов, А. В. Шостак. Геофизические исследования скважин. Метод радиоактивных изотопов, Краснодар, ФГБОУ ВПО “КубГТУ”, Издательский дом “Юг” (2014) 135—137

38. В. П. Афанасьев, П. В. Афанасьев, И. В. Грехов, Л. А. Делимова, С. П. Ким, Ю. М. Коо, Д. В. Машовец, А. В. Панкрашкин, Я. Парк, А. А. Петров, С. Шин. ФТТ, 48, № 6 (2006) 1130—1134 [V. P. Afanas’ev, P. V. Afanas’ev, I. V. Grekhov, L. A. Delimova, S.-P. Kim, J.-M. Koo, D. V. Mashovets, A. V. Pankrashkin, Y. Park, A. A. Petrov, S. Shin. Phys. Solid State, 48, N 6 (2006) 1200—1204], doi: 10.1134/S1063783406060588

39. M. J. Pellin, I. Veryovkin, W. F. Calaway. Изв. РАН. Сер. физ., 70, № 6 (2006) 859—861

40. Е. А. Виноградов, В. А. Яковлев. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 2 (2018) 51—57, doi: 10.7868/S0207352818020087 [E. A. Vinogradov, V. A. Yakovlev. J. Surf. Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 12, N 1 (2018) 139—144], doi: 10.1134/S1027451018010330

41. А. Н. Ишматов, Б. И. Ворожцов. Опт. атм. и океана, 25, № 7 (2012) 653—656

42. Р. И. Непомнящий, К. Г. Зверев. Контроль и оценка качества очистки поверхности металлов, Москва, Советское радио (1978) 35—40

43. E. D. Palik, R. T. Holm. Opt. Eng., 17, N 5 (1978) 512—525

44. S. A. Hawkins, B. Park, G. H. Poole, T. Gottwald, W. R. Windham, K. C. Lawrence. Appl. Spectrosc., 64, N 1 (2010) 100—103

45. Р. Р. Резвый. Эллипсометрия в микроэлектронике, Москва, Радио и связь (1983) 26—45

46. О. Е. Осинцев, В. Н. Федоров. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки. Справочник, Москва, Машиностроение (2004) 33—39

47. А. А. Шибков, А. Е. Золотов. Кристаллография, 56, № 1 (2011) 147—154

48. М. А. Окатов. Справочник технолога-оптика, Санкт-Петербург, Политехника (2004) 208—262

49. Э. Я. Гоз, Р. С. Соколова, А. Я. Кузнецов. Опт.-мех. промышленность, 12 (1969)