Способ оптического контроля толщины при нанесении многослойного интерференционного неравнотолщинного покрытия

 

Изобретение относится к измерениям с использованием оптичебких средств. Цель изобретения - повышение точности контроля при нанесении многослойного интерференционного неравнотолщинного покрытия посредством просвечивания покрытия и изменения длины волны излучения для каждого наносимого . Для этого перед нанесением каждого слоя покрытия изменяют длину волны просвечивающего излучения в зависимости от оптических характеристик просвечиваемого нанесенного многослойного покрытия и просвечивают наносимый слой вместе с нанесенными. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! 1) (si)s G 01 В 11/06 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПиСАНИЕ ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К ° АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4765446/28... (57) Изобретение относится к измерениям с (22) 06.12.89 использованием оптических средств. Цель (46) 15.08,92. Бюл. М 30:.... изобретения — повышение точности контро(71) Научно-проиэводственноеобьединение ля при нанесении многослойного интерфе"Орион" ренционного неравйотолщинного покрытия (72) Ю,А. Глебов, З.Н. Кабакова и Л,С. Шен- посредством просвечивания покрь(тия и дерович изменения длины волйы излученйя для (56) Холланд П. Нанесение тонких пленок в каждого наносимого Слоя. Для этого перед вакууме. М.-Л.; ГЭИ, 1963, с. 374,375. нанесением каждого слоя покрытия из Заявка Японии N - 57-24485, кл. G 01 В меняют длину волны . просвечивающего

11/06, излучения в зависимости" от оптических (54) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ характеристик просвечиваемого нанеТОЛЩИНЫ ПРИ НАНЕСЕНИИ МНОГО- сенного многослойного покрытия и проСЛОЙНОГО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО свечивают наносимый слой вместе с

НЕРАВНОТОЛЩИННОГО ПОКРЫТИЯ нанесенными. 1 табл. . Изобретение относится к измерениям с тий, заключающийся в том, что просвечиваиспользованием оптических средств и мо- . ют образец на контрольной длине волны, и .жет быть применено при изготовлении ин- KoTopye определяют для каждого слоя из терференционных фильтров и зеркал. тн ения U d«> в соответстви

Известен способ оптического контроля К при нанесении неравнотолщинных покры- с оптической толщиноф:данного слоя, регитий, при котором контроль толщины каждо- стрируют интенсивность прошедшего через го слоя производится пь отдельному . образец излучения и прекращают процесс свидетелю, который просвечивают на конт- нанесения покрытйя прй достижейии экс- М рольной длине волны. регистрируют интен- тремального эначенйя интенсйвности йро- C) сивнооть прошедшего через свидетег(: шедшего через образец излучения. фь излучения и прекращают процесс нанесе- Способ отличается недостаточной точ- С) ния покрытия на образец при достижении ностью конТроля йз- за" некратноститолщин экстремального значения интенсивности слоев. прошедшегочерезсвидетельизлучения, Целью изобретения является повышеОднако способ отличается недостаточ- ние точности контроля толщины посредстной точностью контроля, .обусловленной вом просвечивания покрытия и изменения тем, что рабочий образец и свидетель нахо- дйины волнй излучения для каждого нанодятся в разных местах вакуумной камеры, симого слоя. вследствие чего скорости нанесения на них Поставленная цель достигается тем, что покрытия различны. :,: " в способе оптического контроля толщины

Известен способ оптического контроля при нанесении многослойного интерференпри нанесении интерференционных покры- цианного неравнотолщинного покрытия, за1755040 образец излучения и прекращают процесс ... нанесения покрытия при достижении экс- 5 тремального значения Йнтенсивйбсти про- где Т1 — коэффициент пропускайия системы слоев, включающей наносимый j-слой и уже 15 и просвечивают наносимый слой вместе с 20

30 отражения предыдущей системы слоев на койтрольной длине волны, вычисленной для 35 последнего слоя по формуле, отличается от

3 ключающемся в том, что просвечивают образец на контрольной длине волны, регистрйруют интиенсивйость прошедшего через шедшего через образец излучения, перед нанесением каждого слоя изменяют длину волны просвечивающего излучения в соот ветствии с соотношейием

ZI($, Н +Ь)=Т (ф Н -h); "(2) нанесенные слои, Я1 — контрольная длина волны;

HI толщина наносимого слоя; -

h — девиация толщины, нанесенными.

Сущность изобретения состоит в том, что измерение коэффициента.пропускания осуществляют на длине волны, -вычисленной для всей совокупности нанесенных и наносимого слоев в соответствии с матема тзическйм выражением, В общем случае эта длина волны рассчитывается с помощью

3ВМ. Этот отличительный признак являетсл существенным, так как при расчете по формуле в соответствии со способом-прототипом будет допущена ошибка, возникаю- щая из-за того, что фаза коэффициента нуля или 180 (вследствие некратноСти толщин слоев); vi это отличие влияет на реальную толщину последнего слоя. Ошибка эта может быть как угодно велика.

В предложенном способе повышение точности контроля происходит за счет того, что при расчете контрольной длины волны в соответствии с соотношением автоматически учитываются изменения фазы коэффиииента отражения, вызванные некратиостью толщин слоев. Кроме того, повышению точности контроля спасобству: ет автокомпенсация ошибок -на соаедних слоях, которал отсутствует при контроле по способу, принятому за прототип.

il р и м е р, Требуется получить интерференционный фильтр, имеющий r1îë0ñó пропускания 2,1-4,0 мкм и полосу подавления О,/-2, I мкм.

Алгоритм вычисления кочтрольной длины волны 5 для нанесения каждого слоя.

Условные обозначения :

Т - коэффициьнт пропускания;

knln.. вах — ДОПУСтИМЫй ДИзаПаЗОН ДЛИН волн;

К вЂ”. вольтовое число, К-.,— К»- —, 1 1 .

А" Я

Н вЂ” толщина наносимого слоя;

h — дезвиация толщины, h =—

8к

Ч вЂ” фазовая"толщина J-ro слоя;

ЛК вЂ” шаг приращения волнового числа;

10 "10;, ܻ =.,— " : "..;

Х дн — фазовая толщина наносимого слоя;

01 — производная —;

dT, dй

Я1 — знак 01; 0 2-Т

Вз — производная — = —. с@ Фн

01. — старое. значение D1, соответствую-. щее предыдущему значению К;

ЕХТ вЂ” переменная, имеющая значения

MlN или MAX для К = — вычислить

Апах

25 01,DL = = 0131 = $1

Начало цикла по К от (— + ЬК)до

Жпах

1 — с шагом ЛК, knln

Вычислить 01, Вычислить S1

ЕСли S1 Ф $, то К»= К - Л К

D1

01 — 0

Вычислить D2

Если 02<0, то ЕХТ = МАХ, иначе ЕХТ

MlN

К= !4

В ычислить Т

Выдать на печать

А,—, ЕХТ, Т; Койезц, 1

К»

Иначе конец цикла.::

Выдать на печать: "В диапазоне 4ып—

kriax зкствреимума нет".

Кон ец, АлrOритм вычиСлЕния 01

Вычислить Т: Т = Т. Н = H +h».

Вычислить Т

D1= Т-Т

О. = „— h».

Конец, Алгоритм вычисления D2

Вычислить 01: О = Dl

Or 9н+h К

Вычислить 01

02= 01 DL

Ол = Вя - h

К онец.

Коэффиц. пропуск., %. Фаз. толщ. при il=

= 0,7мкм га.:

Вид экстремума

Я», мкм

Показат. преломл.

М М экстремума

М %слоя

Н, мкм

1,44

По ложка

180215 ..

199

182, 188, :: .179

104 .

96

132 69:.::

39,40

52,0

87,37

33,58

97,61

54,12

88,97

92,89

5,32

61,09

4,31

13,10

0,730

1,130

0,770

0,960

1,046

1,076

1,097

1,100

1,114

0,980

0,937

0,771

0,940

0,753

3,4

1,44

3,4

1,44

3,4

1,44

3,4

1,44

3,4 . 1,44

3,4

1,44

3,4

0,083

0,243

0,123

0,269

0,104

0,254 . 0,102

0,095

0,071

0;140

0,055

0,178

0,039

2

4

6

8

11

12

1

2

2

2

1

1

min

min

max

min

max

min

max

max

min гпах

min

max

min

Составитель Б,Евстратов

Редактор О.Спесивых Техред М.Моргентал Ф Корректор И;Шулла

Заказ 2882 . Тираж. ..-;;:- :.:,.:.- -::::.,. ... Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 1755040 " 6

Вычисление коэффициента пропуска- следующие слои Sl u SiOz наносят по анания системы слоев Т производится по изве--,: логичной методике. стным методикам. :- . . - -".::::: .:., .:,.: :" Формула из об рете ни я

Конструкция фильтра и результат ы рас-: . . Способ оптического контроля-толщины чета сведены в таблицу.. -.::::::.: 5 при нанесенйи многослойного интерференВ соответствии с этойтаблицей прбцесс ционного неравнотолщинного йокрытия, нанесения покрития проводят следующим" " закЛючающийся втом, что просвечивают обобразом: устанавливают на монохроматоре .: .- разек на контрольной длине волны, регистдлину волны Я» =- 1,130 мкм......;:-:,.:.-..-,: рируют интенсивность прошедшего через

Наносят первйй слой (Sl), одновремен- " 10 образец излучения и прекращают процесс но контролируя коэффициент пропускания ." нанесения покрытия- при достижении эксПроцесс нанесения. заканчивают, когда ко-. тремального значения интенсивноСти проэффициент пропускания достигнет миниму- ". шедшего через образец излучения, о т л има..,-: "... :.:;. :: ;:;;,-:: чающ ийся тем,что,сцельюповышения

Устанавливают на монохроматоре дли- 15 точности контроля,— перед найесением кажну волны Л» = 0,770 мкм, . .. ; ::,:-::::;..",-::.. -дого слоя изменяют"длйну волны просвечиНаносят второй слой (SION), одновре- вающего излучения в сбответствии с менно контролируя коэффициент пропуска- . соотношением ния. Процесс нанесения заканчивают, когда коэффициент пропускания достигнет мини-:"20 Ti(il ; Hi+ h) = Ti{ili Hi - h), мума (перед этим он проходит через макси- мум; номер экстремума N определяют по. где Tj — коэффйциент пропускания системы формуле:.::.::: ".: слоев, включающий наносимый j-слой и уже

N = 1 + целая часть от выраженйя -нанесенные слои; "

0 . нач 25 ill — контрольная длина волны;

Н вЂ” толщина наносимого слоя; где О- фазовая толщина слоя; .. и — девиация толщины, b av — длина волны, для которой зада- и просвечйвают наносимый слой вместе с на 0, нанесенными.