Способ контроля оптических толщин слоев при нанесении на подложку многослойных покрытий

 

Изобретение предназначено для контроля оптической толщины отдельных слоев в процессе нанесения многослойных интерференционных покрытий. Цель изобретения - повышение информативности за счет расширения диапазона контролируемых материалов, применяемых в качестве подложек, и для нанесения самих покрытий. Для контроля оптической толщины первого слоя определяют контрольную длину волны. Нанесение первого слоя прекращают по достижении потоком излучения величины T=1/B или R=1-1/B. Определяют контрольную длину волны для нанесения второго слоя. Нанесение второго слоя прекращают по достижении потоком излучения экстремального значения T или R. Далее при нанесении нечетных или четных слоев контрольную длину волны определяют из выражений приведенных в описании изобретения. Нанесение каждого из этих слоев прекращают по достижении экстремального значения величин T или R.

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 В 11/06 тия:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

rlPH ГННТ СССР

1 (21) 4388653/?4-28 (22) 04.03.88 (46) 15.08.90. Бюл. Р 30 (72) И.lil.Áàéãèëüäèí и И.С.Гайнутдинов (53) 53 t 715.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1157350, кл. С 01 В 11/06, 1986.. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ТОЛШИН СЛОЕВ ПРИ НАНЕСЕНИИ НА ПОДЛОоКУ

МНОГОСЛОЙНЬ!Х ПОКРЫТИИ (57) Изобретение относится для контроля оптической толщины отдельных слоев в процессе нанесения многослойных интерференционных покрытий. Цель изоб— ретения — повышение информативности за счет расширения диапазона контроИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-" зовано для контроля оптических толщин отдельных слоев в процессе нанесения многослойных интерференционных покрытий, предназначенных для работы в ультрафиолетовой области спектра.

Цель изобретения — повышение информативности за счет расширения диапазона контролируемых показателей преломления слоев и подложки.

Сущность способа заключается в том, что пропускают через наносимый слой монохроматическое излучение видимой или инфракрасной области спектра с контрольной длиной волны. для каж,.ЯЯ„„ I 585669

2 лируемых материалов, применяемых в качестве подложек, и для нанесения самих покрытий. Для контроля оптической толщины первого слоя определяют контрольную длину волны. Нанесение первого слоя прекращают по достижении потоком излучения величины Т

1/В или R = 1-1/В. Определяют контрольную длину волны для нанесения второго слоя. Нанесение второго влоя прекращают по достижении потоком излучения экстремального значения Т, или К. Далее при нанесении нечетных или четных слоев контрольную длину волны определяют из выражений приведенных в описании изобретения. Яанесенпе каждого из этих слоев прекращают по достижении экстремального значения величин Т или R, дого слоя, определенной из следующих соотношений.

При нанесении первого слоя длина волны излучения определяется из соотношения:

Г1

arccos -. ( — В + 2С j С (1) где Ap — рабочая длина волны покрыС = -1n --(1п -- ), 1 1 и

2 и и

В = 1+ — ((1пп) + (1п — ) ), 1 l и

4 1 и

1585669 где

1II

S,> V cos (й л

l4 Лр

Р =, V sin (7> -- G );

@м

N — - число слоев, m — номер. слоя;

1 и,»

V =- 1n- — —;

Ь 2 п Л

Ak агссовА (2) 15 — длина волны излучения:

1п—

nz гдеА» и

21п - п . с = $ g, $-0

g — оптическая толщина S-го слоя

S в единицах 0,25.Лр, 30 для нечетного номера слоя л

QV sin (Т -- G ) = О. (6)

ГП Л пъ

1Ъв l н Ила

A ф «й

2i+ 1 для четного номера слоя

Е ч Щ кя 2i (4) и-ь й+! ° llPp

4p V (-1) sin (m — -) + где Я вЂ” номер слоя;

40 Х вЂ” целое число, выбираемое следу- + Ч (« ) 0 юцим образом: для нечетного.

N - Э

N 0 4 х 4 — — — для четно"

45. отсюда получены формулы (3) и (4) .

Для второго слоя из (6) получаем формулу (2) .

Нанесение первого слоя прекращается по достижении им определенной величины, Очевидно, что наименьшая ошибка в толщине слоя получается ког да нанесение слоя прекращается в точке перегиба, т.е. в точке, где т„=о.

Дифференцируя дважды (5 ), и Олуча-. ют формулу (1) .

Доказательство расширения диапазона показателей преломления наносимых слоев и подложки.

Т = 1 ! ! +$ +Р (5) п — показатель преломления первого слоя; и — показатель преломления подложки.

При этом нанесение слоя прекращают по достижении потоком прошедшего излучения величины Т 1/В или по достижении потоком отраженного излучения ,величины К 1 - 1/В.

При нанесении второго слоя длина волны излучения определяются из соотношения: и — показатель преломления второ1 го слоя

При этом нанесение второго слоя

,прекращают по достижении потоком про- 25 пущенного или отраженного излучения экстремального значения °

При нанесении остальных слоев. дли. на волны излучения определяется иэ соотношений:

N-2 ного Н 0 < i 4 — ——

Нанесение слоя прекращают по достижении потоком прошедшего (отраженного) излучения экстремального значения.

При выполнении указанных условий оптическая толщина каждого слоя равна 0 25 Д

Это вытекает из следующих рассуждений: п и п — показатели преломпения череtrl+ 1 дующихся слоев.

Поток пропущенного (Отраженного) излучения при нанесении N-ro слоя достигает экстремального значения, I когда Т д = О, Дифференцируя уравнение (5), получают

ПОcêoëüKÓ для РавнОтОлщиннОи двухкомпонентной системы с g $ = 1, Ч вЂ” — V = V = V Г = щ получают

Ф m 1 ъ т э

5669 6

Формула изобретения

Способ контроля оптических толщин. слоев при нанесении на подложку многослойных покрытий, заключающийся в том, что пропускают через наносимый слой монохроматическое излучение, регистрируют поток Т или R соответственно прошедшего или отраженного излучения и прекращают нанесение,. слоя по достижении потоком заданной величины, отличающийся тем, что, с целью повышения информатив.ности за счет расширения диапазона с контролируемых показателей преломления слоев и подложки, пропускают че» реэ наносимый слой излучения с контрольной длиной BQJEHbl Д y Я„, H

2О Д „, Я „ соответственно для перч н

»и вого, второго слоев и отдельных четных и нечетных слоев, определенной из соотношений: ты: п=п,п=пн, n1 ng 1 и 2 пву

Легко убедиться, что во всех случаях модуль аргумента арккосинуса не превышает единицу. Таким образом, 25 соответствующим выбором первого слоя можнО снять ограничения на показатели преломления наносимых слоев и подложки.

Пример. Требуется нанести на 30 подложку с-.Показателем преломления

n = 1,6 (NaC1) систему слоев с показателями преломления и 8= 1, 76 (Nd20 >) " пи= 1,38 (M8F g) 1р = — 0,25 мкм. Так как и В > и > п 11

2 п )и n„, то согласно (1б), выбиРают п = пН, пq= пв.

Для первого слоя иэ (1) получаем

Л» 0,501 мкм. Нанесение первого слоя прекращается, когда станет Т = 4п

= 0,970 или R = 0,030.

Из (2) имеем Л» = 0,955 мкм.

Из (3) и (4) получаем Й»в= — 0,750 мкм (i = О), Л»„= 0,500 мкм (х = 1), Л» = 1,25 (= 0) или 45

0,417 (i = 1) и т.д.

Нанесение слоев начиная с второго прекращается по достижении потоком прошедшего (отраженного) излучения экстремального значения. S0

Таким образом, техническое решение позволяет повысить информативность за счет расширения диапазона материалов, применяемых для нанесения интерференционных покрьггий, работающих в ультрафиолетовой области спектра, при контролировании этих покрытий в видимой и инфракрасной областях спектра.

ГЛр нЛр

arccosA

ЫЛр

2i н КЛр

2i+ 1 где А, В, С—

Л

5 158

Формула (1) ограничений практически не дает. Ограничения возможны в формуле (2), поскольку должно быть

/А/ (1.

Здесь возможны следующие вариан1) пЬ ) и )и„ а) если и (и и и, то берут

2 б) если п о и n „, то берут и пВ)пн берут и, = и„, и = пв

3) п on„)n берут и = и, и = пн. в 1 Г1 1

arccos - ( — В + 2С )f С коэффициенты, учитывающие показатели преломления слоя и подложки; рабочая длина волны покрытия; номер слоя; целое число, удовлетворяющее условию

N-2

О (i < — -„— для четN-3 ного слоя 0 < i 1(.—-»

2 для нечетного. слоя, прекращают нанесение первого слоя при достижении потоком излучения величины

Т = 1/В или R = 1 — 1/В, а всех последующих слоев — при достижении потоком излучения экстремального значения ве-, личины Т или R.