Optické měření mechanických napětí v DLC vrstvách

Optical measurement of mechanical stresses in diamond-like carbon films

conference paper

en

In this paper the mechanical stresses taking place in diamond thin films prepared by the plasma enhanced chemical vapor deposition onto silicon single crystal substrates are studied. For determination of the stress values the Stoneys formula is used. The values of the film thickness are determined using the combined method of variable angle spectroscopic ellipsometry and near-normal spectroscopic reflectometry. The values of the curvature radii of the deformed silicon substrates in consequence of the film stresses are evaluated using interferometric method based on two-beam interferometry and chromatic aberration method. The dependence of the mechanical stress inside these films on their thickness values is determined. It is found that this dependence can be approximate by the straigth line. The results achieved for the mechanical stresses obtainedby both the optical methods, i.e. by the interferometric and chromatic aberration method, are compared. It is shown that within the experimental accuracy the stress values determined using using both these methods are identical.

V článku jsou studována mechanická napětí přítomná v DL vrstvách připravených metodou PECVD na křemíkových monokrystalických substrátech. K určení hodnot napětí je užita Stoneyova formule. Hodnoty tlouštěk vrstev jsou určeny kombinovanou metodou víceúhlové spektrální elipsometrie a spektrální reflektometrie při téměř kolmém dopadu. Hodnoty poloměrů křivosti deformovaných křemíkových substrátů jsou vyhodnoceny dvoupaprskovou interferometrickou metodou a metodou chromatické aberace. Je určena závislost mechanického napětí ve vrstvě na tloušťce vrstvy. Bylo zjistěno, že tato závislost je přibližně lineární. Srovnáním výsledků získaných oběma výše zmíněnými metodami bylo zjištěno, že v rámci experimentální přesnosti jsou tyto výsledky identické.

In this paper the mechanical stresses taking place in diamond thin films prepared by the plasma enhanced chemical vapor deposition onto silicon single crystal substrates are studied. For determination of the stress values the Stoneys formula is used. The values of the film thickness are determined using the combined method of variable angle spectroscopic ellipsometry and near-normal spectroscopic reflectometry. The values of the curvature radii of the deformed silicon substrates in consequence of the film stresses are evaluated using interferometric method based on two-beam interferometry and chromatic aberration method. The dependence of the mechanical stress inside these films on their thickness values is determined. It is found that this dependence can be approximate by the straigth line. The results achieved for the mechanical stresses obtainedby both the optical methods, i.e. by the interferometric and chromatic aberration method, are compared. It is shown that within the experimental accuracy the stress values determined using using both these methods are identical.

DLC VRSTVY, mechanické napětí, dvoupaprsková interferometrie, metoda barevné vady

DLC films, mechanical stress, two-beam interferometry, chromatic aberration method

2005

14.02.2005

Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE)

Bellingham, Washington

0-8194-5757-4

0277-786X

PROCEEDINGS OF THE SOCIETY OF PHOTO-OPTICAL INSTRUMENTATION ENGINEERS (SPIE)

Proceedings of SPIE

5776

2

717–728

12