Устройство для контроля толщины тонких пленок

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля толщины тонких пленок в процессе их напыления. Целью изобретения является повышение точности контроля толщины тонких прозрачных пленок за счет компенсации ошибки измерения, вызванной отражением света от границы пленка-подложка. Объектив с помощью светоделителя и стеклянной пластинки формирует изображение тест-объекта в плоскости анализатора. Прошедший через анализатор свет преобразуется фотоприемником в электрический сигнал, который подается в усилитель и регистратор. Тест-объект 2 выполнен в виде решетки из щелей, что в сочетании с нанесением пленки на половину стеклянной пластинки позволяет получить в плоскости анализатора изображения тест-объекта 2 с гармоническим законом распределения освещенности, положение максимумов которого линейно зависит от оптической толщины наносимой пленки. Это позволяет повысить точность контроля за счет обеспечения возможности эффективного использования модуляционного метода наведения на максимум оптического сигнала и определения величины его смещения. Модуляции выходного сигнала осуществляется путем колебания тест-объекта с помощью механизма. Перед началом процесса напыления щель анализатора совмещается с одним из максимумов освещенности изображения тест-объекта, что соответствует максимуму сигнала на регистраторе. При достижении величины ΔХ=X-X<SB POS="POST">1</SB> значения T/2, равного половине периода тест-объекта, открывается цель анализатора и процесс напыления продолжается на первом и втором квадрантах стеклянной пластинки одновременно. При этом оптическая толщина пленки на первом квадранте стеклянной пластинки будет равна L<SB POS="POST">I</SB>N=(D/4F) ΔX, а на втором квадранте L<SB POS="POST">II</SB> N = L<SB POS="POST">I</SB> N-λ/4, где L - геометрическая толщина пленки

F - фокусное расстояние объектива

N - показатель преломления пленки

λ - длина волны источника излучения. 2 ил. 1 ин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН,,SU„„15167 (51)4 G О! В 11 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 5

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4200925/24-28 (22) 08. 12.86 (46) 23.10.89. Бюп. Ф 39 (72) И.В.Черных и К.Г.Предко (53) 53 1.717. 1(088.8) (56) Крылова Т.Н. Чнтерференционные покрытия. — Л.: Иашиностроение, 1973, с. 186-187. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ

ТОНКИХ ПЛЕНОК (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля толщины тонких пленок в процессе их напыления. Целью изобретения является повышение точности контроля толщины тонких прозрачных пленок sa счет компенсации ошибки измерения, вызванной отраже2 нием света от границы пленка — подложка. Объектив с помощью светоделителя и стеклянной пластинки формирует изображение тест-объекта в плоскости анализатора. Прошедший через анализатор свет преобразуется фотоприемником в электрический сигнал, который подается в усилитель и регистратор. Тест-объект 2 выполнен в виде решетки иэ щелей, что в сочетании с нанесением пленки на половину стеклянной пластинки позволяет получить в плоскости анализатора иэображения тест-объекта 2 с гармоническим законом распределения освещенности, положение максимумов ко" торого линейно зависит от оптической толщины наносимой пленки. Это позволяет повысить точность контро1516772

25

35

45

55 ля за счет обеспечения возможности эффективного использования модуляционного метода наведения на максимум оптического сигнала и определения величины его смешения. Модуляции выходного сигнала осуществляются путем колебания тест-объекта с помощью механизма. Перед началом процесса напыления щель*анализатора совмещается с одним из максимумов освещенности изображения тест-объекта, что соответствует максимуму сигнала на регистраторе. При достижении величины Х = Х-Х, значения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля толщины тонких пленок в процессе их напыления.

Цель изобретения — повышение точности контроля толщины тонких прозрачных пленок эа счет компенсации ошибки измерения, вызванной отражением света от границы раздела пленка — подложка.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для контроля толщины тонких пленок; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1.

Устройство для контроля толщины тонких пленок содержит источник 1 монохроматического излучения, тестобъект 2, светоделитель 3, объектив

4, стеклянную пластинку 5, анализатор 6, фотоприемник 7, экран 8, полосовой усилитель 9, регистратор 10, механизм 11 колебания тест-объекта

2, индикатор 12.

Тест-объект 2 установлен на выходе излучения из источника 1 в передней фокальной плоскости объектива 4 и выполнен в виде решетки из параллельных N щелей с периодом где А — длина волны источника 1 излучения;

f — фокусное расстояние объектива 4;

D — световой диаметр объектива 4;

Р— допустимая относительная погрешность контроля в долях Л .

e/2, равного половине периода тестобъекта, открывается щель анализатора и процесс напыления продолжается на первом и втором квадрантах стеклянной пластинки одновременно.

При этом оптическая толщина пленки на первом квадранте стеклянной плаЬтинки будет равна 1 n=(D/4 f )ОХ, а на втором квадранте: 1 и 1 и -Л/4 у

Э где 1 — геометрическая толщина пленки; f — фокусное расстояние объектива; и — показатель преломления пленки; д — длина волны источника излучения.

2 ил.

Анализатор 6 размещен перед фотоприемником 7 в плоскости изображения тест-объекта 2 и выполнен в виде двух параллельных щелей, расположенных одна над другой так, что нижний конец верхней щели и верхний конец нижней щели лежат в плоскости, перпендикулярной направлению щелей, которые смещены одна относительно другой на величину, равную половине периода тест-объекта 2, а тест-объект 2 и анализатор 6 установлены с возможностью перемещения каждый в плоскости, перпендикулярной оптической оси, и ориентированы так, что направление их щелей совпадает.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 света равномерно освещает тест-объект 2, который расположен в фокальной плоскости объектива 4. Последний с помощью светоделителя 3 и стеклянной пластинки 5 формирует изображение тест-объекта

2 в плоскости анализатора 6. Прошедший через анализатор 6 свет преобразуется фотоприемником 7 в электрический сигнал, который подается в усилитель 9 и регистратор 10. Модуляция выходного сигнала осуществляется путем колебания Тест-объекта 2 с помощью механизма 11. Усилитель 9 настроен на частоту, вдвое превышающую частоту колебания тестобъекта 2. Перемещение анализатора

6 измеряется индикатором 12.

Перед началом процесса напыления щель А анализатора 6 совмещается с одним из максимумов освещенности

5 15 изображения тест-объекта 2, что соответствует максимуму сигнала на регистраторе 10. С пом.щью индикатора 12 фиксируется координата Х, анализатора 6. Цель Б анализатора Ь при этом закрыта. После этого начинается напыпение пленки на первый квадрант стеклянной пластинки 5, в процессе которого путем перемещения анализатора 6 производится отслеживание текущей координаты Х положения максимума иэображения тест-объекта 2. При достижении величины

DX = Х вЂ” Х, значения t/2, равного половине периода тест-объекта 2, открывается щель Б анализатора 6 и процесс напыления продолжается на первом и втором квадрантах стеклянной пластинки 5 одновременно.

При этом оптическая толщина пленки на первом квадранте стеклянной пластинки 5 будет равна

1 n = — — «Х

4f а на втор ом к вадра н те

Л

1-n=1n-4 где 1 — геометрическая толщина пленки, f - фокусное расстояние объектива;

n — показатель преломпения пленки;

Л - длина волны источника излучения. формула изобретения

Устройство для контроля толщины тонких пленок, содержащее последо2Л f

t р Ф

N 7j--Vi где Л вЂ” длина волны источника из20 лучения;

f — фокусное расстояние объектива;

D — световой диаметр объектива;

Р— допустимая относительная по25 грешность контроля в долях Л, анализатором, размещенным перед фотоприемником в плоскости изображения тест-объекта и выполненным в виде двух щелей, расположенных одна над другой так, что нижний конец верхней щели и верхний конец нижней щели лежат в плоскости, перпендикулярной направлению щелей, которые смещены одна относительно другой на величину, равную половине периода тест-объекТа, а тест-объект и анализатор установлены с воэможностью перемеще «ия каждой в плоскости, перпендикулярной оптической оси, и ориентированы так, что направление их щелей совпадает.

16772

6 вательно установленные источник монохроматического излучения, светоделитель, объектив и стеклянную пластинку, предназначенную для нанесе5 ния пленки, и фотоприемник, установленньп« н обратном ходе излучения от светоделителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено тест-объектом, установленным на вьг ходе излучения из источника в передней фокальной плоскости объектива и выполненным в виде решетки из параллельных N щелей с периодом

1516772 б

Фиг.2

Составитель В.Климова

Редактор Е.Папп Техред И,Верес Корректор А.Обручар

Заказ 6372/38 Тирак 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ао изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101