Устройство для контроля толщиныслоев многослойных покрытий

Устройство для контроля толщиныслоев многослойных покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о>807054 и (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 010776 (21) 2379317/25-28 (sf)e. ten.

6 01 В 11/06

С 23 С 13/08 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230281. Бюллетень № 7 (з3) УАК 621. 317.

39.531 71 (088.8) Дата опубликования описаний 250281 (72) Авторы изобретения

А. Я. Балагуров, В. Н. Петров и Б. М. Си

Московский институт электронной техник (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ

МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство-,снабжено датчиком положения контрольных подложек и двумя управляемыми электронными ключами, ед- один из которых подключен между блоком питания и фотоприемником, второймежду выходом фотоприемника и входом блока обработки сигналов фотоприемника, а датчик положения контрольных.подложек подключен выходом к управляющим входам управляемых электв,ЗО ронных ключей.

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано, в частности для измерения толщин слоев при нанесении на подложки непоглощающих пленочных покрытий, например,при нанесении многослойных интерференционных покрытий.

Известны фотометрические устройства для контроля толщины слоев многослойных покрытий, основанные на измерении экстремальных значений коэффициента пропускания света на фиксированной длине волны (1l.

Недостатком .таких устройств является невысокая точность контроля толщины слоев многослойных интерференционных покрытий в процессе их нанесения на подложки, обусловленная тем, что контроль осуществляется непрерывно по одной из рабочих подло жек, на которую поочередно наносятся слои -диэлектриков разного типа. Вол ствие этого неизбежны ошибки в определения толщины наносимых слоев, которые растут с ростом толщины слоев в изготавливаемых покрытиях..

Наиболее близким по технической сущности .к .предлагаемому является устройство для контроля толщины слое многослойных покрытий в процессе их нанесения в вакуумной камере, содер- жащее фотоприемник, блок питания фотоприемника, блок обработки сигналов фотоприемника и контрольные подложки, .предназначенные для размещения в вакуумной камере(2)Недостатком известного устройства является то, что работа фотоприемника в непрерывном режиме приводит к ошибкам в определении толщины слоев из-за наличия собственных шумов фотоприемника, паразитных засветок, разъюсти ровки оптической аппаратуры и других

1з факторов.

807054

На чертеже представлена блоксхема устройства для контроля толщины слоев многослойных покрытий.

Ус трой с т в о с одержи т в аку умную к амеру 1, в которой расположен механизм 2 планетарного вращения, на платформе которого закреплены две контрольные подложки 3 и несколько рабочих подложек 4. С помощью подвижного экрана 5 обеспечивается попеременное экранирование одной из конт рольных подложек 3 в процессе нанесения материалов разного типа посредством блока 6 испарителей.

Внутри вакуумной камеры 1 размещен также источник 7 света, расположенный напротив окна 8 в основании камеры. С другой стороны окна снаружи камеры установлен фотоприемник

9, состоящий из монохроматора 10 и фотоэлектронного умножителя 11(ФЭУ).

Блок 12 питания фотоприемника 20 подключен к нему через управляемый электронный ключ 13. Второй электрон— ный управляемый ключ 14 подключен входом к выходу фотоприемника 9, а выходом †. к блоку 15 обработки сиг- р налов фотоприемника. К управляющим входам обоих электронных ключей 13 и 14 подключен выход датчика 16 положения контрольных подложек 3.

Устройство работает следующим образом.

При нанесении на рабочие подложки

4 слоя из материала, например с высоким показателем преломления, одна из контрольных подложек 3 закрыта экраном 5, а другая оставлена в тех же условиях,что и рабочие подложки, т. е. не закрыта экраном. При прохождении незакрытой экраном контрольной подложки под световым лучом источника 7 света датчик 16 положе- 40 ния контрольных подложек вырабатывает электрический импульс, поступающий на управляющие входы уйравляеьых электронных ключей 13 и 14 и открывающий их. В результате этого выделенный монохроматором 10 и усиленный ФЭУ 11 электрический сигнал с фото;.риемника 9 проходит на вход блока 15 обработки сигналов фотоприемника, на выходе которого появляется электрический сигнал, пропорциональный амплитуде светового сигнала, прошедшего через контрольную подложку с нанесенным на нее слоем диэлектрика. Аиплитуда этого сигнала зависит от коэффициента пропускания света этой контрольной подложки.

В процессе нанесения слоя из материала данного типа проводимости механизм 2 планетарного вращения 40 обеспечивает большое количество оборотов закрепленных на платформе подложек, благодаря чему обеспечивается хорошая равномерность и идентичность наносимого слоя на всех рабо.45 чих подложках и соответствующей (не закрытой экраном)контрольной под- . ложке. При периодическом попадании этой контрольной подложки 3 в измерительное положение(на общую оптическую ось с источником 7 света и фотоприемником 9)происходит периодическое возбуждение фотометрической системы контроля, образованной элементами 9"16-, благодаря срабатыванию датчика 16 положения контрольных подложек, обеспечивающего при посредстве ключей 13 и 14 подключение блока питания 12 к фотоприемнику 9, а этого фотоприемника— к блоку 15 обработки сигналов.,Цатчик 16 положения контрольных подложек может быть выполнен, например в виде пары светодиод — фотодиод, или пары постоянный магнит-геркон и т.п.

При нанесении на подложки слоя материала, например с низким показателем преломления, изменяется направление вращения планетарного механизма 2, экран 5 переводИтся в положение,при котором он закрывает ранее открытую контрольную подложку

3 так,что контроль толщины наносимого слоя диэлектрика осуществляет-. ся теперь при периодическом прохождении другой, контрольной подложки через измерительное положение.

Благодаря тому, что в данном устройстве контроль толщин наносимых слоев осуществляют по отдельным контрольным подложкам для различных материалов, коэффициенты пропускания света каждой из контрольных подложек изменяются по синусоидальному закону. Ввиду малого поглощения света материалами слоев, использемыми для создания интерференционных покрытий, амплитуда колебаний выходного сигнала фотометрической системы не зависит от числа наносимых слоев и имеет максимальное значение. При этом благодаря импульсному режиму работы фотометрической системы исключается влияние на результаты измерения шумов фотоприемника, паразитных засветок и т. п. а также повышается экономичность работы системы.

Формула изобретения

Устройство для контроля толщины слоев многослойных покрытий в процессе их нанесения в вакуумной камере, содержащее фотоприемник, блок питания фотоприемника, блок обработки сигналов фотоприемника и контрольные подложки, предназначенные для размещения в вакуумной камере, о т л и ч а ю щ. е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком положения конт рольных подложек и двумя управлчемн

807054

Составитель С. Скрышнин

Редактор Н. Егорова Техред М.Голинка Коррек тор N. демчик

Заказ 26 3/61 Тираж 653 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 мн электронными ключами, один из которых подключен м -жду блоком питания и фотоприемником, второй -между выходом фотоприемника и входом блока обработки сигналов фотоприемника, а датчик положения контрольных подложек подключен выходом к управляющим входам управляемых электронных ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Полунов Ю. Л. Фотоэлектрические микроскопы и автоколлиматоры в станкостроении. М., 1971, с. 91-93.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2157629, кл. С 23 С 13/08, 1975 (прототип) .