Устройство для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ ПЛЕНОК И ВЕЩЕСТВ, содержа-, щее призму нарушенного полного внутреннего отражения, одна из граней которой обращена к исследуемому образцу, напротив входной грани последовательно размещены источник линейно поляризованного излучения и вращатель плоскости поляризации, а напротив первой выходной грани установлен первый приемный тракт, состоящий из последовательно размещенных анализатора и приемника излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, призма нарушенного полного внут реннего отражения вьтолнена пятигранной, введены зеркальный обтюратор , который установлен между вращателем плоскости поляризации и входной гранью, зеркальный отражатель излучения, отраженного от зеркального обтюратора в направлении, перпендикулярном поверхности грани, смежной с входной гранью, а напротив второй выходной грани, смежной с первой выходной гранью, установлен второй приемный тракт, идентичный первому приемному тракту, при этом оси первого и второго приемных трактов образуют уголЗ г -З Р, РЗ. соответственно углы между первой и второй выходными гранями и гранью, обращенной к исследуемом СО образцу. о: О5 CD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цр G 01 R 27/26 .

Р "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ .КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автаюсноью ееидатвастам (21) 3429224/18-09 (22) 26. 04. 82 (46) 23.08.84. Бюл. 11 31 (72) В.A.Êîíåâ, Н.Н.Пунько и В.В.Филиппов (71) Институт прикладной физики

АН Белорусской ССР и Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН Белорусской CCP (53) 621.317.335.3 (088.8) (56) 1. Пеньковский A.È. Эллипсометрические измерения при HIIBO.

Сб. "Современные проблемы эллипсометрии. Новосибирск, "Наука", 1980, с. 183.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 815484, кл. G 01 В 11/06, 1981 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ ПЛЕНОК И ВЕЩЕСТВ, содержа-, щее призму нарушенного полного внутреннего отражения, одна из граней которой обращена к исследуемому образцу, напротив входной грани последовательно размещены источник линейно поляризованного излучения

„Я0.„109669 А и вращатель плоскости поляризации, а напротив первой выходной грани установлен первый приемный тракт, состоящий из последовательно pasMeщенных анализатора и приемника излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, призма нарушенного полного внутреннего отражения выполнена пятигранной, введены зеркальный обтюратор, который установлен между вращателем плоскости поляризации и входной гранью, зеркальный отражатель излучения, отраженного от зеркального обтюратора в направлении, перпендикулярном поверхности грани, смежной с входной гранью, а напротив второй выходной грани, смежной с первой выходной гранью, установген второй приемный тракт, идентичный первому приемному тракту, при этом оси первого и второго приемных трактов образуют yrcm = Ü -J3, где

,Р— Lîîòâåòñòaåíío углы между первой и второй выходными гранями и гранью, обращенной к исследуемому образцу.

109669

40

S 1

Изобретение относится к техникеизмерений на СВЧ и может быть использовано в электротехнической и электрбнной нромполенностях для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и слоев, в частности для неразрушающего контроля анизотропных защитных покрытий.

Известно устройство для измерения показателей преломпения и поглощения изотропных сред путем нахождения (с последующими эллипсометрическими измерениями) такого угла падения, когда резко изменяется интенсивность отраженного света. Оно содержит излучающий тракт, состоящий из последовательно расположенных источника излучения, поляризатора и, призмы нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), выполненной в виде полуцилиндра, и приемный тракт, состоящий из последовательно расположенных анализатора и приемника излучения C13 °

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные воэможности и недостаточная точность измерений.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ, содержащее призму НПВО, одна из грайей которой обращена к исследуемому образцу, напротив входной грани последовательно размещены источник линейно поляризованного излучения и вращатель плоскости поляризации, а напротив первой выходной грани установлен первый приемный тракт, состоящий из последовательно размещенных анализатора и приемника излучения f22)

Недостатком известного устройства является малая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ, содержащем призму нарушенного полного внутреннего отражения, одна из граней кото-. рой обращена к исследуемому образцу, напротив входной грани последователь-55 но размещены источник линейно поляризованного излучения и вращатель

BJlocKocTH поляризации, а напротив первой выходной грани установлен первый приемный тракт, состоящий из последовательно размещенных анализатора и приемника излучения, призма нарушенного полного внутреннего отражения выполнена пятигранной, введены зеркальный обтюратор, который установлен между вращателем плоскости поляризации и входной гранью, зеркальный отражатель излучения, отраженного от зеркального обтюратора в направлении, перпендикулярном поверхности грани, смежной с входной гранью, а напротив второй выходной грани, смежной с первой выходной гранью, установлен второй приемный тракт, идентичный первому приемному тракту, при этом оси первого и второго гриемных трактов образуют угол ф"= Д -Я2, где р р — соответственно углы между первой и второй выходньиж гранями и гранью, обращенной к исследуемому образцу.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ.

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости анизотропиых пленок и веществ содержит источник

1 линейно поляризованного излучения, вращатель 2 плоскости поляризации, зеркальный обтюратор 3, зеркальный отражатель 4 излучения, призму 5 НПВО, первый и второй приемные тракты 6 и 7, анализатор

8 и приемник 9 излучения, исследуемый образец 10. !

Устройство для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ работает следующим образом.

Излучение с длиной волны А от источника 1 линейно поляризованного излучения проходит вращатель 2 плоскости поляризации, который уста. навливает необходимую плоскость поляризации падающего излучения,зеркальный обтюратор 3, который поочередно с частотой коммутации направляет излучение перпендикулярно двум боковым плоским граням призмы 5 НПВО. Зеркальный отражатель 4 выполняет две функции: обеспечивает прямой угол падения излучения на вторую боковую грань призмы 5 НПВО и устанавливает его азимут идентичным падающему

11096 на первую боковую грань (при однократном отражении азимут отраженного излучения Qtt= 7/ — Х,ш за счет сдвига фазы на я в 5 "компоненте) .

Призма 5 НПВО установлена таким о6разом, что ее широкая грань АЕ расположена параллельно исследуемому образцу 10 на расстоянии((, где

06Й w A . Призма 5 НПВО выполнена из изотропного материала с большим

10 показателем преломления . Исследуемый образец 10 вносится в затухающее электромагнитное поле в области основания призмы 5 НПВО, возникающее при полном внутреннем отражении.

Отраженное под двумя углами Pt P g иг =& от основания призмы 5 иэлу28 чение попадает соответственно в первый и второй приемные тракты 6 и 7, где проходит анализатор 8 с прием.ником 9 излучения. В приемных трактах измеряют эллипсометрические параметры отраженной волны, соответствующие двум углам падения, по которым определяют все три. главные

25 значения Е1, Е>, Е3 тензора диэлектвической проницаемости контролируемьм пленки или вещества.

69

i 4

При контроле, пленок на подложках с неизвестными свойствами зазор CL устанавливают таким, чтобы его дальнейшее увеличение не приводило к из менению азимута отраженной волны.

Это значит, что влияние границы раздела пленка — подложка устранено, т.е. амплитуда электромагнитного поля на этой границе настолько мала что ею можно пренебречь.

Преимуществом предлагаемого устройства является повышение точности измерения за счет одновременного измерения эллипсометрических параметров волны, отраженной от призмы НПВО прн двух углах падения. Это дает возможность использовать предлагаемое устройство в качестве средства для неразрушающего контроля теплозащитных материалов. Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с известным повышает производительность труда в 10 раз за счет сокра-. щения времени измерения с 5 мин до

30 с. Это достигается за счет одновременного измерения эллипсометрических параметров при двух углах падения.

ВНИИПО Заказ 6025/30 Тираж 711 Подписиое

Филиал ШШ "йатвит", r.Óàrîðîä, ул.Проектная, 4