Способ измерения толщины тонких покрытий, нанесенных вакуумным испарением на подложку

Способ измерения толщины тонких покрытий, нанесенных вакуумным испарением на подложку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

п11670803

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстическнх

Республик

fi

j (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.76 (21) 2427014/25-28 (51) М. Кл.

6 01В 11/06 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет по делам изобретений н открытий (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень № 24 (53) УДК 531.715.2 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.06.79 (72) Авторы изобретения

Г. А. Алексеев, 3. В. Кухарская, В. Н. Козлов и А. П. Надточий (71) Заявитель

Северо-Западный заочный политехнический институт (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЪ| ТОНКИХ

ПОКРЫТИЙ, НАНЕСЕННЫХ ВАКУУМНЫМ ИСПАРЕНИЕМ

НА ПОДЛОЖКУ

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в случаях измерения толщины тонких покрытий, нанесенных вакуумным испарением на подложку, а также диэлектрических покрытий, в том числе связанных с этой подложкой химической связью.

Известен способ измерения толщины тонких покрытий, нанесенных вакуумным испарением на подложку с использованием оптических приборов, основанный на эффекте отражения пучка света или его поглощения в объеме измеряемого покрытия (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче является способ измерения толщины тонких покрытий, нанесенных вакуумным испарением на подложку, заключающийся в том, что на подложку с покрытием наносят риски, превосходящие по глубине толщину покрытия, а затем соответствующим освещением поверхности среза добиваются возможности визуального наблюдения границы слоя и измеряют его толщину (21.

Однако этот способ не может быть применен для измерения толщины покрытий менее 1 мкм, так как эти величины находятся вне пределов разрешающей способности оптических приборов, а соответственно, не могут контролироваться визуально.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что с целью обеспечения измерения толщины покрытий менее 1 мкм снимают реплику с подложки с покрытием, оттеняют реплику тяжелым металлом, например золотом, наносят на рабочую поверхность реплики асбестовые волокна и повторно оттеняют ее другим тяжелым металлом, например платиной, определяют с

>О помощью электронного микроскопа участок с расположением асбестового волокна поперек рисок на реплике, производят съемку этого участка, на полученном снимке измеряют границу раздела покрытие — под15 ложка и по углу оттенения реплики опреде.ляют толщину покрытия.

Предлагаемый способ поясняется фиг.

1 — 6.

Наносят режущим инструментом на подложку 1 с покрытием 2 риски, превосходящие по тлубине толщину покрытия. Снимают реплику 3 с подложки с покрытием (см. фиг. 1) следующим образом: наносят каплю 1,0%-ного раствора обычной, очищенной от эмульсии в амилацетате фотопленки, которая равномерно растекается по поверхности. После испарения растворителя на образце остается тонкая пленка толщиной

ЗО около 200 — 500 А, пленку снимают с образца путем нанесения на ее поверхность слоя

670803

4 желатина 15 — 25 /О -ной концентр ации с последующей его сушкой. Снятую таким способом реплику, покрытую слоем желатина, отмывают в теплой дистиллированной воде, причем слой 4 желатина должен находиться внизу. После растворения желатина в воде реплику извлекают из нее.

На фиг. 1 буквами обозначены характерные точки: точка М соответствует низшей точке, полученной при нанесении штриха режущим инструментом, К и P — точки на границе подложки и измеряемого покрытия, Е и 0 — точки на границе измеряемого покрытия и реплики.

Далее для увеличения контрастности реплику необходимо оттенить тяжелым металлом (платиной, хромом, золотом). Это осуществляется (см. фиг. 2), например, следующим образом: в установке 5 типа ВУП-1 реплику помещают с наклоном, равным углу у (который является углом оттенения реплики), производят разогрев указанных сортов металла до температуры парообразования. Образовавшиеся мельчайшие частички металла 6, испаряясь, осаждаются на реплику, причем оттенение должно .производиться вдоль направления рисок (см. фиг. 3, где Б — напыленный слой после первого оттенения).

Новым этапом подготовки образца является нанесение на оттененную реплику технически чистого асбеста 7, например, путем наложения реплики на слой асбеста или другим образом (см. фиг. 4).

Реплика с прилипшими к ней волокнами асбеста подвергается повторному оттенению (см. фиг. 5, где  — напыленный слой после второго оттенения) в том же направлении, что и при первом оттенении, т. е. вдоль рисок, но другим (в отличие от .первого оттенения) тяжелым металлом.

В результате повторного оттенения друтим металлом поле реплики окрашивается в одинаковый цвет, отличный от цвета, полученного в результате первичного оттенения. Таким образом, выделяется зона Г, возникшая в результате того, что распыленные частички металла при повторном оттенении осаждаются на асбестовом волокне, которое является преградой для них, и следовательно, не осаждаются на реплике (см. фиг. 6).

Наконец находят такой участок, где единичное асбестовое волокно располагается поперек имеющихся рисок на реплике. 3атем производят съемку выделенного участка. На полученном после съемки отпечатке четко просматривается тень асбестового волокна, получаемая при повторном оттенении реплики, причем эта тень пересекает

Ч-образные риски в виде линии, имеющей изломанный профиль. Точки излома находятся на границах раздела веществ подложки и нанесенного слоя. Толщину покрытия определяют по формуле

10 h =ЕК 1 + ctg sin а где Й вЂ” толщина измеряемого тонкого покрытия;

ЕК вЂ” участок, соответствующий тонка15 му покрытию, которое измеряется на полученном снимке (при этом необходимо учитывать масштаб увеличения электронного микроскопа);

20 n — угол, соответствующий наклону грани штриха, т, е. углу заточки режущего. инструмента, которым наносились штрихи; у — угол оттенения реплики.

Способ позволяет с высокой точностью измерить толщину покрытия, соизмеримых с разрешающей способностью реплик, т. е. до 200 — 500 А.

Зо

Формула изобретения

Способ измерения толщины тонких покрытий, нанесенных вакуумным испарением на подложку, заключающийся в том, что на подложку с покрытием наносят риски, превосходящие по глубине толщину покрытия, отличающийся тем, что, с целью измерения толщины покрытий менее 1 мкм, снимают реплику с подло>кки с покрытием, 40 оттеняют реплику тяжелым металлом, например золотом, наносят на рабочую поверхность реплики асбестовые волокна и повторно оттеняют ее другим тяжелым металлом, например платиной, определяют с

45 помощью электронного микроскопа участок с расположением асбестового волокна поперек рисок на реплике, производят съемку этого участка, на полученном снимке измеряют границу раздела покрытие — подлож50 ка и по углу оттенения реплики определяют толщину покрытия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 2055708, кл. 426 — 12, 55 1970.

2. Патент ФРГ № 2332329, кл. 426, 12, 1973.

670803

Ц ыг 2

Рс г. 1

Риз.3

Корректор A. Га.пахова

Редактор О. Юркова

Заказ 1147(9 Изд. № 392 Тираж 866 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография. пр. Сапунова, 2

Составитель Лобзова

Техред А. Камышникова,7

p7gs. Ф