izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2024-6-4-11izmertech-2177Research ArticleГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫSTATE STANDARDSГосударственный первичный специальный эталон единицы комплексного показателя преломления и единицы длины в области измерений толщины оптических покрытий ГЭТ 203-2024State primary special standard of complex refractive index and length in the field of measuring the thickness of optical coatings GET 203-2024ВишняковГ. Н.VishnyakovG. N.

Геннадий Николаевич Вишняков

Москва

Gennady N. Vishnyakov

Moscow

vish@vniiofi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4356-301XМинаевВ. Л.MinaevV. L.

Владимир Леонидович Минаев

Москва

Vladimir L. Minaev

Moscow

minaev@vniiofi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2017-9808СамойленкоА. А.SamoylenkoA. A.

Алексей Андреевич Самойленко

Москва

Alexey A. Samoylenko

Moscow

asamoylenko@vniiofi.ruВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияAll-Russian Research Institute for Optical and Physical MeasurementsRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»РоссияHSE UniversityRussian Federation202425072024736613Copyright © Вишняков Г.Н., Минаев В.Л., Самойленко А.А., 20242024Вишняков Г.Н., Минаев В.Л., Самойленко А.А.Vishnyakov G.N., Minaev V.L., Samoylenko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/2177

Во многих областях науки и техники, таких как оптика, микроэлектроника, оптоэлектроника, интегральная оптика, стоит задача измерения оптических и геометрических характеристик тонких плёнок. Необходимость обеспечения единства измерений в данных областях обусловила создание Государственного первичного эталона единиц комплексного показателя преломления ГЭТ 203-2012. С помощью ГЭТ 203-2012 комплексный показатель преломления измеряли методом спектральной эллипсометрии через измерение эллипсометрических углов. Однако в ГЭТ 203-2012 не было предусмотрено метрологическое обеспечение измерений толщины покрытий при одновременном измерении их комплексного показателя преломления. В период 2020–2023 гг. во ВНИИОФИ ГЭТ 203-2012 усовершенствован, расширены его функциональные возможности в части воспроизведения единицы длины в области измерений толщины оптических покрытий. Усовершенствованный эталон утверждён как Государственный первичный специальный эталон единицы комплексного показателя преломления и единицы длины в области измерений толщины оптических покрытий ГЭТ 203-2024. ГЭТ 203-2024 обеспечивает единство измерений комплексного показателя преломления и единицы длины в области измерений толщины оптических в диапазоне от 1 нм до 50 мкм. Расширение диапазона достигнуто в результате введения в состав ГЭТ 203-2024 эллипсометра с инфракрасным диапазоном длин волн, оснащённого фурье-спектрометром FTIR (fourier transform infrared). Расширение диапазона измерений толщины тонкослойных оптических покрытий важно для таких отраслей, как оптика, микроэлектроника, оптоэлектроника, интегральная оптика и других областей науки и техники. Представлены состав, принцип работы и основные метрологические характеристики ГЭТ 203-2024.

In many areas of science and technology, there is a task to measure the optical and geometric characteristics of thin fi lms. The need to ensure the uniformity of measurements in this area led to the creation of the State primary standard of complex refractive index units GET 203-2012. In it, the complex refractive index was measured using spectral ellipsometry by measuring ellipsometric angles. However, this standard did not provide metrological support for coating thickness measurements when measuring their complex refractive index. In the period 2020–2023, VNIIOFI GET 203-2012 improved and expanded its functionality in terms of reproducing the unit of length in the fi eld of thickness measurements of optical coatings. The improved standard has been approved as the State primary special standard for units of complex refractive index and units of length in the fi eld of thickness measurements of optical coatings GET 203-2024. GET 203-2024 ensures the unity of measurements of complex refractive index and units of length in the fi eld of optical thickness measurements in the range from 1 nm to 50 μm. The range expansion was achieved by introducing an ellipsometer with an infrared range wavelength range equipped with an FTIR Fourier spectrometer. This range expansion is important for such industries as optics, microelectronics, optoelectronics, integrated optics and other areas of science and technology. This article presents the composition, operating principle and main metrological characteristics of GET 203-2024.

государственный первичный эталонкомплексный показатель преломлениятонкослойные оптические покрытияstate primary standardcomplex refractive indexthin-layer optical coatingsReferencesКомраков Б.М., Шапочкин Б.А. Измерение параметров оптических покрытий. М.: Машиностроение, 1986, 136 с.Komrakov B. M., Shapochkin B.A. Izmerenie parametrov opticheskih pokrytij. Mashinostroenie Publ., Moscow (1986). (In Russ.)Физика тонких пленок, Том IV. Под ред. Хасса Г. и Туна Р.Э. М.: Мир, 1970.Lee S. W., Lee S. Y., Choi G., Pahk H. J. Co-axial spectroscopic snap-shot ellipsometry for real-time thickness measurements with a small spot size. Optics Express, 28(18), 25879–25893 (2020). https://doi.org/10.1364/OE.399777Раков А.В. Спектрофотометрия тонкопленочных полупроводниковых структур. М.: Сов. Радио, 1975.Lee S. W., Choi G., Lee S. Y., Cho Y., Pahk H. J. Coaxial spectroscopic imaging ellipsometry for volumetric thickness measurement. Applied Optics, 60(1), 67–74 (2021). https://doi.org/10.1364/AO.410945Пришивалко А.П. Отражение света от поглощающих сред. Минск: Издательство АН Бел. ССР, 1963.Choi G., Lee S. W., Lee S. Y., Pahk H. J. Single-shot multispectral angle-resolved ellipsometry. Applied Optics, 59(21), 6296–6303 (2020). https://doi.org/10.1364/AO.396907Лейкин М.В.. Молочников Б.И, Морозов В.Н., Шакарян Э.С. Отражательная рефрактометрия. Л.: Машиностроение, 1983, 223 с.Peng L., Tang D., Wang J., Chen R., Gao F., Zhou L. Robust incident angle calibration of angle-resolved ellipsometry for thin fi lm measurement. Applied Optics, 60(13), 3971–3976 (2021). https://doi.org/10.1364/AO.419357Азам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. М.: Мир, 1981. 584 с.Azam R., Bashara N. Jellipsometrija i poljarizovannyj svet. Mir Publ., Moscow (1981). (In Russ.)Ржанов А.В., Свиташев К.К., Семененко А.И., Семененко Л.В., Соколов В.К. Основы эллипсометрии. Н.: Наука, 1978. 424 с.Rzhanov A. V., Svitashev K. K., Semenenko A. I., Semenenko L. V., Sokolov V. K. Osnovy jellipsometrii. Nauka Publ., Novosibirsk (1978). (In Russ.)Горшков М.М. Эллипсометрия. М.: Сов. Радио, 1974, 200 с.Gorshkov M. M. Jellipsometrija. Sov. Radio Publ., Moscow (1974). (In Russ.)von Candela G. A., Chandler-Horowitz D. Preparation and Certification of SRM-2530, Ellipsometric Parameters Δ and Ψ and Derived Thickness and Refractive Index of a Silicon Dioxide Layer on Silicon, NIST Spec. Publ., 1988, 48 p.Von Candela G. A., Chandler-Horowitz D. Preparation and certifi cation of SRM-2530, Ellipsometric parameters Δ and ψ and derived thickness and refractive index of a silicon dioxide layer on silicon, NIST Spec. Publ. (1988).Chandler-Horowitz D. Analytic Analysis of Ellipsometric Errors, National Bureau of Standards Special Publication, 1986, 36 p.Chandler-Horowitz D. Analytic Analysis of Ellipsometric Errors, National Bureau of Standards Special Publication (1986).de Nijs J. M. M., van Silfhout A., J. Opt. Soc. Am. A, 1988, vol. 5, no. 6, pp. 773–781. https://doi.org/10.1364/JOSAA.5.000773J. M. M. de Nijs, A. van Silfhout. Systematic and random errors in rotating-analyzer ellipsometry. Journal of the Optical Society of America A, 5(6), 773–781(1988). https://doi.org/10.1364/JOSAA.5.000773Cho Y. J., Chegal W, Lee J. P., Cho H. M. Optics Express, 2016. vol. 24, no. 23, pp. 26215–62227. https://doi.org/10.1364/OE.24.026215Cho Y. J., Chegal W., Lee J. P., Cho H. M. Universal evaluation of combined standard uncertainty for rotating-element spectroscopic ellipsometers. Optics Express, 24(23) 26215–62227 (2016). https://doi.org/10.1364/OE.24.026215Dembele V., Choi I., Kheiryzadehkhanghah S., Choi S., Kim J., Kim C. S., Kim D. Current Optics and Photonics, 4(4), 345–352 (2016). https://doi.org/10.3807/COPP.2020.4.4.345Dembele V., Choi I., Kheiryzadehkhanghah S., Choi S., Kim J., Kim C. S., Kim D. Current Optics and Photonics, 4(4), 345–352 (2016). https://doi.org/10.3807/COPP.2020.4.4.345Gilliot M. Errors in ellipsometry data fi tting. Optics Communications, 427, 477–484 (2018). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2018.07.025Gilliot M. Errors in ellipsometry data fi tting. Optics Communications, 427, 477–484 (2018). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2018.07.025

The authors declare that there are no conflicts of interest present.