Устройство для контроля толщин пленок в процессе нанесения оптического покрытия испарением в вакууме

Устройство для контроля толщин пленок в процессе нанесения оптического покрытия испарением в вакууме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 555278 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 26.01.76 (21) 2320608/28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.77. Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования опнсання25.07.77 (51) М. Кл.а а01В11/06

Гасударственный камитет

Савета Министров СССР аа делам изобретений и открытий (53) УДК

531.715.27 (088.8) (72) Авторы изобретения

О. В. Александров, T. Н. Голованова и Л. Б. Кацнельсон (71) Заявитель (э4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИН ПЛЕНОК В ПРОЦЕССЕ

НАНЕСЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ ИСПАРЕНИЕМ В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к контролю толщин пленок покрытий, наносимых путем осаждения веществ в вакууме, и может найти применение при создании одно- и многослойных покрытий, например, лазерных зеркал, спектроделителей и т.п.

Известно устройство для контроля толщин пленок в процессе нанесения оптического покрытия испарением в вакууме, основанное на фотометрическом принципе контроля, содержащее источник сплошного спектра (лампу накаливания с плотной навивкой спирали, являющейся телом накала), оптические элементы (линзы, зеркала и т.п.), проектирующие свет от источника на деталь, по которой ведется контроль, а затем направляющие пропущенный деталью (либо отраженный ею) лучистый поток в приемно-регистрирующую систему, в которой поток трансформируется в показания отсчетного прибора.

О толщине пленки судят по зависимости контролируемого параметра от коэффициентов пропускания и отражения детали с наносимыми слоями. Пленки могут наноситься как на чистую деталь, так и на деталь, на которую уже были осаждены слои из друтих веществ, что характерно для контроля пленбк, входящих в многослойное покрытие.

Контроль ведется в определенном спектральном интервале, выделяемом системой монохроматизации. Наиболее часто монохроматизация осуществляется светофильтрами, устанавливаемыми перед приемником лучистого потока.

С помощью известного устройства, содержащего светофильтры, можно наносить светоделительные металлические пленки, производить двухслойное просветление, а также однослойное просветление с улучшенной цветопередачей, изготавливать теплофильтры и другие сравнительно несложные покрытия.

1а Основной недостаток такого устройства обусловлен малой универсальностью, не позволяющей изготавливать ряд типов покрытий, например узкополосных фильтров, во-первых, из-за относительно широкого спектрального интервала, выделяемого ими, во-вторых,. исключающеи точную фиксацию спектральных характеристик наносимого покрытия в шкале длин волн, так как даже самый полный набор светофильтров обеспечивает контроль только при определенных дискретных длинах волн, в-третьих, ограничиватощей область работы види555278 мой частью счета, ибо для ультрафиолетовой и инфракрасной областей спектра (особенно дальних) практически отсутствуют фильтры, пригодные для устройств, предназначенных для контроля толщин пленок.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство . для контроля толщин пленок в процессе нанесения оптического покрытия испарением в вакууме, содерЖащее, источник света, например лампу накаливания, формирующую оптику, систему монохроматиэацни> вклю>вюшую дифракционнуто решетку, входной и выходной люки, выполненные в вида щелей, и приемно-регистрирующую систему. Угол

6, образоваштый падающим на решетку пучком лучей с ее главным сечением, не превосходит нескольких градусов. Система моиохроматизации и фОРМИРУЮ>>1ЗЯ OIIHIKR В УстР>ОЙСТИЕ P33JJe, ICIB>I, С помощыО известного Qc 11>oilcT88 момжо легко менять длипу волны, иа которой производится контроль, что удобно 1О1я эксперимента>.оров, разрабатывающих Honl;ie покрьиил, а также для производства выпускающих большую иомеиклатуруизделий.

Однако это устройство Hьюст нцк>статки, вызванные тем, что Оио имеет относительно c>IQKную коист1>укцию, В KOIop>, Io EIIIHH0$0Kgcные оппи>сские с>бъектти>э>>1, иеобход1мь>е дчя направлеш>я meioIIO>o пучка от входно-о люка на дт фрак>>210>01ую решетку и >зал>сс В вь>хтэд>10Й люк.

Ц21>1 и;; раз.,1 с1>1с>>ив T j>l. >2ут >T cR б>1>гц., >гие Об.ьс ь11т1, Выполl>с!Шые в виде рсlулирусмых ПО IIIHpHIIC щелей Вх0, л>01>1 и Вых0дпОI! JUQIKH упрйвля>т>тся точиыъи: и чу>>ствительпыми к J>H>3pMQI>IM мсхапиэмаь1И, что также снижает иацеж>юсть работь1 сНстемы, L

Поставленная цель дости1 астся тем, что дифракI1JIoH»w peiIleòKà установлена виу1си формирую щей оптики так, чго. плоскость главного ce>ICHHJI решетки.. пер1>ендикуляр1>ая к се штрихам, ориентировала под углом 40 50 к падающему световому пучку лучей, входной люк Ограничен краями изображения тела какала > источника света, а вь1ходной люк выполнен в виде диафрагмы сраэмерами, ие превышающими вели пип1 укаэанного изображения в мопохроматическом свете.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Оло содержит источник света 1 (источник сплошного спектра), формирующую оптику, СОСЬящую иэ объективов 2,3 и 4, вакуумноплотных фотометрических окон 5 и 6 и фильтра 7. В ходе луча внутри формирующей оптики установлена диффакциоиная решетка 8. Плоскость главного сечения решетки, перпендикулярная к ее штрихам, на которых происходит дифракция, ориентирована под углом 40-50 к падающему световому пучку лучей. На чертеже решетка пщсаэана расположенной под углом 45, Решетка закреплена с возможностью поворота механизмом 9. Выходной люк устройства выполнен б в виде диафрагмы 10, за которой расположена приемно-регистрирующая система 11, содержащая фотоприемник 12, блок 13 усиления и детектирования и отсчетный блок 14. Контроль производится по контрольному образцу 15, на который в вакуум1у ной камере 16 с испарителем 17 наносится вещество, образующее измеряемую пленку на нем и изготавливаемых деталях 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Объектив 2 через фотометрическое окно 5, отделяющее вакуумный объем от окружающей среды, проектирует изображение тела накала источника 1 света в плоскость расположения контрольного образца 15. @ Промежуточное изображение тела накала, создаваемое объективом 2, совмещено с фокусом объектива 3, на который выходящее из вакуумной камеры 16 излучение попадает через фотометрическое окно 6. Сформированные объективом 3 параллельные пучки лучей, соответствующие отдельным точкам промежуточного изображения тела накала, направляются на дифракциоиную решетку 8.

Дифрагироваипый решеткой световой поток попалает в объектив 4, который создает в своей фокальной плоскости совокупность монохроматических изображений тела накала В этой плоскости устаH0I2JIeIIa диафрагма 10, выделяющая излучение определенной длины волны.

Края образованного объективом 2 изображения

86 тела накала ограничивают поле зрения системы монохроматизации на входе, т.е., служат входным люком. Размер поля зре1п>я иа выходе определяется диафрагмой 10, которая в рассматриваемой системе монохроматиэации выполняет, следовательно, роль

40 выходного люка. Диафрагма 10 имеет круглую либо квадратную форму. Ее размеры не превышают величины монохроматического изображения тела накала, создаваемого формирующей оптикой. Это делает устройство мало чувствительным к вибра,ц цням, присутствующим при работе откачных средств.

Монохроматическое излучение, прошедшее через диафрагму 10, попадает в приемно-регистрирующую систему 11. В фотоприемнике системы

50 вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный падающему на него потоку лучей. Этот сигнал поступает в блок 13 усиления и детектирования и оттуда после выпрямления и усиления в отсчетный блок 14, по показаниям которого судят об изменении в процессе нанесения пленки пропускания контрольного образца 15. При работе в видимой части спектра отсчетный блок 14 может измерить непосредственно фЖоток с фотоприемника, и

О необходимость в блоке 13 отпадае. Выделение треgQ буемой длины волны Х системой моиохроматизацин

555278

Составитель Л. Лобзова

Техред M, Левицкая

Редактор Т. Шагова

Корректор С Шекмар

Тираж 907 Подлисное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров CCCP ао делам изобретений и открытий

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

Заказ 448/18

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 осуществляется изменением положения дифракпионной решетки.

Схема расположения относительно решетки падающего и дифрагированного пучков отличается от известных, используемых в спектральных приборах, величиной угла Ь, образованного падаю1цим на решетку пучком лучей с ее главным сечением и равного в данном случае 40 — 50, тогда как в известных устройствах б не превосходит нескольких градусов.

Отраженный решеткой 8 поток прежде, чем попасть в диафрагму10, проход1т через фильтр 7, служащий для устранения попадания на фотоприемник излучения, дифрагированного решеткой в нера бочих порядках. Кроме того, зона подавления фильтра выбирается из условия максимального ослабления рассеянного света, например, от раскаленных нсцарителей 17.

Формула изобретения

Устройство для контроля толщин пленок в процессе нанесения оптического покрытия испарением в вакууме, содержащее источник света, например лампу накаливания, формирующую оптику, систему монохроматизации, имеющую дифракционную решетку, входной и выходной люки и приемно-регистрирующую систему, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения ее надежности, дифракциоиная решепса установлена внутри формирующей оппаси так, что плоскость главного сечения решепси, пер ендикулярная к ее штрихам, ориентирована под углом

40 — 50 к падающему световому пучку лу юй, входной люк ограничен краями изображения тела накала источника света, а выходной люк выполнен в виде диафрагмы с размерами, не превышающими величины указанного изображения в монохроматнческом свете.