Устройство измерения толщины тонких пленок

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>968591 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву р 870917 (22) Заявлено 149181 (21) 3236629/18-28 (11 М К 1 3 с присоединением заявки №6 01 В 7/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

15 3) УДК 621. 317 ° .39:531.717 (088.8) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 23. 10.82 (72) Автор изобретения

ЭЫСОЮЫ.

4 АПМ П16ттхни скья

RH О (Hl." ÅÛ й

Ю.И. Осипов (71) Заявитель

Кировский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКИХ .ПЛЕНОК

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения толщины тонких полупроводниковых, магнитных, диэлектрических, металлических пленок, напыляе; мых на поверхность подложки при изготовлении микроэлектронных элементов.

По основному авт . св. Р 870917 известно устройство измерения толщины тонких пленок, включающее иониэированный манометр, блок питания, фильтр, подвижной затвор, генератор, блок управления, интегрирующий усилитель, причем выход блока питания подключен к питающим входам ионизационного манометра, выход которого через фильтр подключен к сигнальному входу интегрирующего усилителя, а подвижной затвор, расположенный перед входным отверстием ионизационного манометра, подключен к генератору и к входу блока управления, выход которого подключен к управляющему входу интегрирующего усилителя, выход которого является входом устройства (1).

Недостаток известного устройства — погрешность, обусловленная значительным шумом на входе усилителя из-за невозможности применения в нем узкополосного фильтра.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство измерения толщины тонких пленок снабжено синхронным фильтром и блоком управления синхронным фильтром, первый вход синхронного фильтра подключен к выходу фильтра, а второй управляющий входк выходу блока управления синхронного фильтра, вход которого соединен с подвижным затвором, а выход синхронного фильтра подключен к входу ин.тегрирующего усилителя, управляемого своим блоком управления, соединенным с подвижным затвором.

На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 — диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит ионизационный манометр 1, соединенный с ним блок 2 питания электродов маномет25 ра 1, к в оду манометра 1 подключен фильтр 3, с ним соединен синхронный фильтр 4, подвижный затвор 5, управляемый генератором 6, к выходу затвора 5 подключен блок 7 управления, который. подает управляющие сигналы

968591 на синхронный фильтр 4, к выходу затвора 5 подсоединен также блок 8 управления усилителем 9, а второй вход усилителя 9 соединен с выходом синхронного фильтра 4.

Устройство работает следующим об- 5 разом.

Блок 2 питания электродов иониэационного манометра создает требуемый режим работы ионизационного манометра 1. Под действием генератора 6 подвижной затвор 5 приводится в движение с частотой ы . Измеряемый молекулярный поток перед входом в ионизационный манометр 1 модулируется подвижным затвором 5 и создает переменный ионный ток на его выходе„

Этот ток через фильтр 3 и синхронный фильтр 4 поступает на вход интегрирующего усилителя 9. Блок 8 управления усилителем постоянно измеряет частоту колебаний подвижного затвора 5 и вырабатывает сигнал изменения "машинного времени" .интегрирования интегрирующего усилителя 9 таким образом, чтобы

<-А> Т <.О„T, I (1) где ж — расчетное эйачение частоты

P колебаний затвора;

Т вЂ” реальное время; .Т. — "машинное время" интегри-! рования; щ =о +д о — реальная частота колебаний

1 подвижного затвора 5; дю - отклонение реальной частоты колебаний подвижного затвора 5 от расчетного. 35

Величина отклонения Т "машинного времени" интегрирования сигнала от реального вырабатываемого в блоке управления 8

40 дТ = Т(1 — — ) о м; (2

Блок 7 управления измеряет реаль.ную частоту колебаний подвижного затвора 5 и вырабатывает управляющие 45 сигналы для синхронного фильтра 4.

Выделение переменной составляющей сигнала с иониэационного манометра 1 от постоянной составляющей, обусловленного остаточной атмосферой в его рабочем объеме и, от шумов, обусловленных внешними воздействиями (пульсации напряжений питания, электромагнитные поля и т.д.), производится следующим образом. Ширина пропускания фильтра 3 выбирается из условия

2wP u< 7 м + дю, (3) где и — верхняя частота пропускания

6 фильтра 3.

Ограничение в левой части неравенства (3), вытекает из того,что 60 . частоты ая характеристика синхронного фильтра 4 гребенчатая, т.е. повторяется с кратностью пыл.

Таким образом, фильтр 3 v.ioïóñêàет переменную составляющую сигнала 65 с ионизационного манометра 1 без погрешности, обусловленной недостаточной шириной амплитудно-частотной характеристики фильтра 3. Синхронный фильтр 4 производит дальнейшее увеличение отношения сигнал/шум. Для этого его полоса пропускания ди> Ф выбирается узкой дм, .«арф, (4) где ф — полоса пропускания фильтра 3.

Ввиду того, что частота настройки синхронного фильтра 4 определяется частотой управляющих сигналов, подаваемых на его управляющий вход с блока 7 управления, которая задается реальной частотой колебания подвижного затвора 5, ur« постоянно отслеживает частоту сигналов м подаваемых на вход синхронного фильтра 4, т.е. постоянно соблюдается условие

Щ ф = Ю (5)

Таким образом, полезный сигнал через синхронный фильтр 4 проходит без погрешности, обусловленной несовпадением частоты настройки фильтра и частот полезного сигнала.

В предлагаемом устройстве увеличивается точность измерения толщины пленки- при напылении на подложку, так как увеличивается точность выделения измеряемого сигнала за счет возможности значительного сужения полосы пропускания аистемы фильтрации сигнала. Это позволяет увеличить точность воспроизведения заданных свойств пленки при применении в системах контроля и регулирования технологических процессов из" ° готовления тонкопленочных элементов.

Формула изобретения

Устройство измерения толщины тонких пленок по авт. св. гг .870917, отличающее сятегл,что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено синхронным фильтром и блоком управления синхронным фильтром, первый вход синхронного фильтра подключен к выходу фильтра, а второй управляющий вход вЂ,к выходу блока управления синхронного фильтра, вход которого соединен с подвижным затвором, а выход синхронного фильтра подключен к входу усилителя, управляемого своим блоком управления, соединенным с подвижным затвором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 870917,кл. G 01 В 7/06; 1979 (прототип).

968591

Иопек мрныи

Погпок

Фие.1

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Проектная,4

Фар 2

ВНИИПИ Заказ 8141/66 Тираж 614 Подписное