Способ контроля толщины пленки в процессе ее нанесения

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено для неразрушающего контроля толщин слоев при изготовлении покрытий на оптических деталях . Цель изобретения - повышение точности нанесения пленки. Облучают образец пучком от источника с длиной Я волны, измеряют сдвиг фаз между Р- и S-компонентами отраженного от образца излучения. При этом длину Я волны и угол облучения образца выбирают из условия , где d - заданная толщина пленки покрытия; ,2„.. - коэффициент; Vn2 - , где п - показатель преломления материала пленки. Нанесение пленки прекращают в момент достижения К-й кратности равенства сдвига фаз излучения источника, отраженного от образца до нанесения пленки и в процессе ее нанесения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)э G 01 В 11/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4700026/28 (22) 02.06.89

{46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) Производственное объединение "Завод

"Арсенал" (72) B.Н.Антонюк и Е.И,Пищаль (53) 531,717.11(088,8) (56) Борн М., Вольф Э, Основы оптики. — М.:

Мир, 1973, с.720.

Азэам P., Башара Н, Эллипсометрия и поляризованный свет. — M.: Мир, 1981, с.584, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ

ПЛЕНКИ В ПРОЦЕССЕ EE НАНЕСЕНИЯ (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначенодля неразрушающего контроля толщин слоев при

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено для неразрушающего контроля толщин слоев при изготовлении покрытий на оптических деталях.

Известны способы контроля толщин слоев в процессе их нанесения на подложку, заключающиеся в том, что на подложку с наносимым покрытием направляют монохроматическое излучение и по степени его взаимодействия с подложкой и пленкой, по достижению экстремального значения интенсивности излучения судят о толщине наносимой пленки, Известные способы не позволяют нанести пленку требуемой толщины, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, заизготовлении покрытий на оптических деталях. Цель изобретения — повышение точности нанесения пленки, Облучают образец пучком от источника с длиной А волны, измеряют сдвиг фаз между P- u S-компонентами отраженного от образца излучения, При этом длину iL волны и угол р облучения образца выбирают из условия (3=(loK, где б— эаданнаа толщина пленки пок ытил;

K=1,2.... — коэффициент, d,-L/4 ттпт — sin ет . где и — показатель преломления материала пленки. Нанесение пленки прекращают в момент достижения К-й кратности равенства сдвига фаз излучения источника, отраженного от образца до нанесения пленки и в процессе ее нанесения. 1 ил. ключающийся в том, что монохроматическое линейно поляризованное излучение направляют под углом, отличным от нуля, на подложку, до нанесения пленки и в процессе нанесения регистрируют фазовую и амплитудную анизотропию отраженного излучения.

Недостатком является малая точность получения пленки с требуемой толщиной.

Целью изобретения является повышение точности нанесения пленки.

С этой целью при известном способе контроля толщины пленки в процессе ее нанесения, заключающемся в том, что до и в процессе нанесения пленки освещают контролируемый образец линейно поляризованным излучением с длиной А волны под углом ф) и измеряют сдвиг фаз между P1i46213 и Я-компонентами отраженного излучения и определяют момент прекращения нанесения пленки заданной толщины, длины

Л волны излучения и угол р освещения образца выбирают из условия d=doÊ, где 5

Л

K=1,2,3, do д-,у —, п — показагел"и $!и преломления материала пленки, а момент прекращения нанесения пленки определяют по моменту достижения K-й кратности 1О равенства сдвига фаз между Р- и S-компонентами излучения до и в процессе нанесения пленки.

При падении линейно поляризованного излучения длиной волны ), на чистую по- .5 верхность образца, изготовленного из материала, показатель поглощения которого близок к нулю, под углом р отраженное излучение будет также линейно поляризованным, так как разность фаз Р- и S-компонент 20 отраженного излучения равна л при углах падения p< pei. или О при углах р> гавр где pesi — угол Брюстера для данного материала.

При нанесении на поверхность образца 25 слоя вещества, показатель преломления которого отличен от показателя прегомления материала образца, а показатель поглощав.1л близок к нулю, падающее линейно ооляризованное монохроматическое излучение при - О отражении преобразуется в общем случае в эллиптически поляризованное излучение, ак как разность фаз P- u S-компонент отраженного излучения не равна 2г (или O), причем степень эллиптичности и направление боль- 35 шой оси эллипса определяется оптической толщиной слоя вещества.

Параметры эллиnтической п0ляриэации отраженно о излучения могут быть определены иэ уравнения, оплсывающего 4О коэффициент отражения рлинейно поляризованного излучения длиной волны k, падающего под углом р на слой ве цества из окружающей среды

+ — 202 — 2101, 1 + е е г01РГ12— 2101

1 + e ro1sr 2s

+ — zBizZZ

ГО1Э + Е Е Г12Э где го1г и г12я — коэффициенты отражения

Френеля для P-компоненты излученля, отГ 5 носящиеся соответственно к границам раздела между окружающей с редой и сг оем вещества и слоем вещества и контрольным образцом, iotas и г12э — коэффициенты отражения

Френеля для S-компоненты излучения, относя;циеся соответственно к тем же границам раздела,что и го1р, г12р;

n — показатель преломления слоя вещества; ! — мнимая единица, Анализ этого уравнения показывает, что в процессе нанесения на поверхность образца г ".оя ве.цества отраженное излучение становится линейно поляризованным, а сдвиг фаз между P- u S-компонентами отра.кенного излучения становится равным ну11Ю (ПРИ Р> P5p ) ИЛИ Л (P < Pgp ), т,8. сдвигу фаз для чистой подложки, когда 0пт1ЛЧЕСКаЯ тОЛШИНа СЛОЯ КРатНа ЧЕтВЕРтИ ДЛИНЫ:ОЛНЬ!.

Поэтому сушность изобретения заключгетсs; в том, чтобы vaíòpaëü процесса нане Г: ."ния слОя тpео\ емой толщины эсуществлять при такой длине 1. излучения и угле p8ia падения, при которых требуемая TanL|Ièна пленки cl была бы кратна л. /4, —::,8. d=Kdo, Где К вЂ” КОзффИцИЕНт КратНОСтИ, ). равнь!и 1,2„... do=., 2 2 а процесс

П вЂ” В1П P .-:..несения и fcHK!: прекращать в момент дос ижений К-й кратносгл равенства сдвига ф, ."э излучения, отргжг нно, о от подложки до

1 внесения пленки и в процессе ее нанесе -! ия.

При любом значении коэффициента кратности K=-1,2..., сдвиг фаз между компонентами отраженного излучения будет равен тг, г.е. тому же знач8.1ию, что и при K=O, ;,1o0iв8 ствую.цему отсутствию пленки на поверю ости подложки, На чертеже представлена схема устрой.:, ва, реалиэу1ощего предлагаемый способ, Устройство содержит источник 1, вакуумную камеру 2 с окошками 3 и 4, поворот.-;08 зеркало 5, регистратор 6 фазового сдвига, второе поворотное зеркало 7 и свегофильтр 8, Лзлучени8 íолны длиной Л от источника 1 через окошко 3 вакуумной камеры 2 после отражения от поворотного зеркала 5

n0nадает на подложку 9, на которую необходимо нанести слой вещества 10 с показателем преломления п требуемой толщины, После отражен1ля от подложки 9 излучение направляется поворотным зеркалом 7 через окошко 4 вакуумной камеры 2 на регистра",îð б фазового сдвига, Угол падения ф излучения на подложку 9 можно изменять путем изменения расстояния между ноноротнымл зеркалами 5 и 7 при их одновременном повороте вокруг их осей. Длина волны излучения задается, например, све1746213 между P- и $-компонентами отраженного излучения и определяют момент прекращения нанесения пленки заданной толщины d, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью

5 повышения точности нанесения пленки, длину 1 волны излучения и угол ср освещения образца выбирают из словия б=б,К, где К=1,2,3,...;сЬ= Л/(4 и — sin p ); n — показатель преломления материала пленки, а

10 момент прекращения нанесения пленки определяют по моменту достижения К-й кратности равенства сдвига фаз между Р- и

Я-компонентами излучения до и в процессе нанесения пленки, 15 тофильтром 8, устанавливаемым непосредственно после источника 1, Изобретение работоспособно в широком диапазоне длин волн (от ультрафиолееого до инфра красного), что on ределяет, соответственно, и возможность контроля толщин пленки широкого набора веществ.

Формула изобретения

Способ контроля толщины пленки в процессе ее нанесения, заключающийся в том, что до и в процессе нанесения пленки освещают контролируемый образец линейно поляризованным излучением с длиной волны А под углом р, измеряют сдвиг фаз

Составитель M,MèíèH

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор Н.Тупица

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

Заказ 238 у Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5