Устройство для контроля толщины тонких пленок,наносимых на подложку

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛ|ЩИНЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК, наносимых на подложку, содержащее последовательно расположенные источник излучения, коллимкрующую линэу и карусель для размещения подложек и последовательно установленные монохроматизирующий элемент, фотоприемник/ усилитель и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено параболото{я1ческим фоконом, установлённьм между монохроматиэирующим элементе и фотоприемникси«1, выходное отверстие фокона совмещено с входным окном фотопри@4Ника. (Л 1C О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5п О 01 В 11 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИД ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 33 77 530/2 5-28 (22) 06.01 82 (46) 30.06.83. Вюл. в 24 (72) P Õ. Фазылзянов, И.Х. Исхаков и И.С. Гайнутдинов (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. A. Н. Туполев а (53) 531. 715. 27 (088.8) (56) 1. Фазылзянов P.Х. и др. Методы и аппаратура для контроля толщины тонких пленок. Обзор В 2178, М., ЦНИИ

;информации, 1980, с. 17.

2. Александрович С,B„ и др. Оптико-механическая промышленность ., 1976, 9 8, с. 41-43 (прототип).

„„Я0„,1026004 A (54) (57) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ КОНТРОЛЯ TOJI ЩИНЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК, наносимых на подложку, содержащее последовательно расположенные источник излучения, коллимирующую линзу и карусель для размещения подложек и последовательно установленные монохроматизирующий элемент, фотоприемник, усилитель и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено парабслоторическим фоконсм установленным между монохроматизирующим элементом и фотоприемником, выходное отверстие фокона совмещено с входным окном фотоприемника.

1О2ЬОО4

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к контролю толщины тонких покры« тий, и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных интерференционных оптических покрытий, например фильтрон, зеркал,. спектроделителей.

Известно устройство для контроля толщины тонких пленок в процессе их вакуумного изготовления, содержащее 10 источник излучения, контрольный образец, монохроматизирующий элемент, фотоприемник, усилитель и индикатор, Устройство работает по принципу фиксации экстремальных значений прозрачности (или отражения) контрольного образца с напыляемой пленкой, соответствующих значениям оптической толщины, кратным З /4, где Я - контрольная длина волны (1) .

Недостатком устройства является то, что для неподвижного контрольного образца и вращающихся рабочих деталей не обеспечиваются одинаковые условия напыления, и толщина слоя на контрольном образце отличается от толщины слоя на рабочих деталях, что играет важную- роль при контроле толщины, особенно когда он ведется по кратным экстремумам, а нанесение покрытия происходит при высоких темпе З0 ратурах (до 300 C) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля толщины тонких пленок, наносимых на подложку, содержащее последовательно расположенные источник излучения, коллимирующую линзу и карусель для размещения подложек и последовательно установленные монохроматизирующий элемент, фото - 40 приемник, усилитель и индикатор.

В этом устройстве контроль толщины ведется о всем рабочим деталям, т.е. подложкам, либо по одной выбранной подложке. При вращении карусели 4 подложки, попеременно пересекая луч от источника излучения, вызывают его модуляцию. Модулированное таким образом излучение, проходя монохрома-. тизирующий элемент, попадает на фотоприемник, где происходит преобразование световой энергии в электрический сигнал. Сигнал фотоприемника усиливается усИлителем, к выходу которого подключен индикатор. При контроле толщины по выбранной рабочей подложке срабатывает схема коммутации, которая обеспечивает подключение усилительного тракта устройстна к фотоприемнику только но время пересечения луча фотомера выбранной подлож- 60 кой. ХОнтроль толщины ведется также .по регистрации экстремальных значений прозрачности изготовляемых деталей, соответствующих толщинам слоя

И .1l/4, где N = 1,2,3,.... Вследствиеág

2 контроля толщины пленок непосредственно по подложкам устройство обеспечивает повышенную точность f2) .

Однако известное уетройстно не позволяет вести контроль толщины по коэффициенту отражения подложек, так как при вращении карусели происходит изменение положения рабочих подложек. относительно источника излучения и фотоприемника как по высоте, так и по углу наклона. Вследствие длинного оптического пути контрольного луча от источника излучения до фотоприемника (порядка 1,5-2 м) даже незначительные смещения подложек вызывают полную разъюстировку системы контроля толщины. По этой причине невозможно вести контроль толщины тонких пленок непосредстненно по рабочим подложкам н отраженном свете. Недостатком уст-, ройства являются также жесткие требования к самим рабочим подложкам, которые должны представлять собой плоскопараллельные пластины с минимальной клиновидностью для обеспечения попадания луча на фотоприемник после прохождения подложек. При нанесении покрытия на детали, непрозрачные для контрольной длины волны, в устройстве требуется использонание хотя бы одной подложки, прозрачной н этой облас ти спектра, что приводит к уменьшению партии однонременно изготовляемых деталей и увеличению их себестоимости. Таким образом, известное устройство имеет ограниченные технологические возможности.

Дель изобретения - расширение технологических возможностей устройства для контроля толщины тонких пленок, наносимых на подложку.

Постанленная цель достигается тем что устройство для контроля толщины тонких пленок, наносимых на подложку, снабжено параболоторическим фоконом, установленным между монохроматизирующим элементом и фотоприемником, выходное отверстие фокона совмещено с входным окном фотоприемника.

На чертеже изображена принципиаль ная схема устройства для контроля толщины тонких пленок (при контроле в отраженном свете).

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 излучения, коллимирующую линзу 2 и карусель

3 для размещения подложек 4, на которые наносятся контролируемые тонкие пленки (не показаны), и последовательно установленные монохроматизирующий элемент 5, параболоторический фокон 6, фотоприемник 7 усилитель 8 и индикатор 9.

УстроЯство работает следующим образом.

При работе в отраженном свете излучение от источника 1, проходя через коллимирующую линзу 2, отражается

1026004

Составитель М. Лобзова

Редактор Л. Филь Техред Т. Фанта Корректор А, Повх

Заказ 4546/34 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб °, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 от вращающихся рабочих подложек 4 и попадает через монохроматизнрующий элемент 5, параболоторический фокон

6 на фотоприемник 7, преобразующий его в электрический сигнал, который поступает на усилитель 8 и инди. катор 9.

При вращении рабочих подложек 4 отраженный луч, пройдя через монохроматизирующий элемент 5, сканирует внутри круга радиуса R на уровне вход. ного окна фокона 6 и, претерпевая отражения от внутренних зеркальных поверхностей, через выходное отверстие фокона 6 воздействует на чувст- 15 вительный элемент фотоприемника 7.

Радиус входного окна фокона 6 выбирается равным радиусу R круга, внутри которого сканирует отраженный луч, а радиус выходного окна - равным 20 входному окну фотоприемника 7.

При контроле в проходящем свете (не показано) монохроматизирующий элемент 5, фокон 6 и фотоприемник 7 устанавливаются над каруселью 3 с рабочими подложками по ходу луча. В этом случае использование фокона 6 позволяет вести контроль толщины при нанесении пленки на клиновидные подложкии, Использование в устройстве для контроля толщины тонких пленок параболоторического фекона 6, установлен. ного между монохроматизирующим эле-. ментом 5 и фотоприемником 7, позволяет расширить технологические возможности устройства, а.именно - вес» ти контроль толщины пленок по рабочим подложкам как в проходящем, так и в отраженном свете вследствие устранения раэъюстировки системы, возникающей при вращении рабочих подложек, позволяет также койтролировать толщину пленок при нанесении последних на непрозрачные подложки, устранить тре бование плоскопараллельности и снизить требования к плоскостности покрываемой поверхности рабочих подложек. Используя предлагаемое устройство, можно контролировать нанесение покрытий на подложках в виде деталей различных конфигураций, например лин ° зы, призмы и т.п.