Устройство для контроля толщины пленок Советский патент 1985 года по МПК C23C14/12 G01B11/02 

а со Изобретение относится к технике и технологиии получения тонких плено и может быть использовано в оптической, радиотехнической и электронной промышленности. Известно устройство для контроля толщины пленок в процессе их нанесения, содержащее вспомогательную подложку (свидетель) с нанесенной на нее прозрачной пленкой, причем контроль толщины пленки осуществляется сравнением интенсивности излучения, прошедшегочерез напыленную пленку, с контрольной инteнcивнocтью излучения lj . Недостатком известного устройства является высокая погрешность измерения толщины пленки, обусловленная различньми условиями роста пленки на основной и вспомогательной подлож ках. . (Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля тол щины пленок,- содержащее источник излучения, модулятор, систему зеркал, одно из которых имеет полупрозрачное покрытие, и вращающуюся карусель с подложкодержателями 2J , Однако известное устройство имеет низкую точность контроля толщины пленки, обусловленную нестабильность опорного сигнала вследствие нагрева подложки. Це/1ь изобретения - повьшение точности контроля в процессе нанесения пленки. . Поставленная цель достигается тем что устройство для контроля толщины пленки, содержащее источник излучения, модулятор, систему зеркал, одн из которых имеет полупрозрачное покрытие, и карусель с подложкодержателями, снабжено обтюратором с зеркаль ньм покрытием, J aзмeщeнным между каруселью и зеркалом с полупрозрачным покрытием с возможностью синхронного врс1щения с каруселью, причем карусель имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие, размещенное на месте одного из подложкодержателей. На фиг. 1 схематически представле но устройство для контроля ТОЛ1ЦИНЫ пленок; на фиг. 2, 3 и 4 - взаимное положение карусели и обтюратора. Устройство для контроля толщины пленок в процессе осаждения в ваку,уме (фиг. 1) содержит источник элект ромагнитного излучения 1, моду;гятор 69J систему зеркал 3, 4, 5 и 6 и зеркало 7 с полупрозрачным покрытием, вращающуюся карусель 8 с подложкодержателями 9 и сквозным отверстием 10, источники испаряемого материала 11. Устройство имеет вращающийся синхронно с каруселью 8 обтюратор 12, выполненный в виде диска с выступами 13 и прорезями. Со стороны полупрозрачного зеркала обтюратор снабжен зеркальным покрытием. Число подложек и отверстий карусели равно числу выступов обтюратора, . Устройство контроля толщины размещено в вакуумной камере 14, имеющей смотровые окна 15, 16 и 17. Напротив смотрового окна 16 размещен фотоприемник 18. На фиг. 2, 3 и 4 представлено по.фазам взаимодействие вращающихся с одинаковой угловой скоростью карусели 8 и обтюратора 12 при измерении интенсивности излучения в режимах Пропускание и Отражение в процессе напыления. Устройство работает следующим образом. При вращении модулятора 2 с определенной частотой, на порядок превышающей частоту вращения карусели 8 и обтюратора 12, попеременно посылается сигнал для измерения интенсивности излучения в режиме Пропускание : источник 1 - зеркало 3 - зеркало 4 - подложкодержатель 9 с подложкой (или со сквозным отверстием 10) - зеркало 7 с.полупрозрачным покрытием - фотоприемник 18, и в режиме Отражение: источник 1 - зеркало .6 - зеркало 5 - зеркало 7 подлржкодержатель 9 с подложкой (или зеркальное покрытие обтюратора 12) - зеркало 7 - фотоприемник 18. На фиг. 2 показано такое положе- ние карусели и обтюратора, при котором сигнал источника 1, пройдя систему зеркал 3 и 4, далее проходит через подложку с напыленной пленкой подложкодержателя 9, отражается от зеркала 7 и через смотровое окно 16 поступает на фотоприемник 18 для измерения интенсивности излучения в , режиме Пропускание. Так как частота вращения модулятора в 10 раз больше частоты вращения карусели и обтюратора, то почти одновременно с измерением пропускания происходит измерение интенсивности излучения в режиме Отражение, когда сигнал источника.

пройдя систему зеркал 6-7 и отразившись от пленки, напыленной на подложку, отражается от зеркала 7 и поступает на фотоприемник 18.

На фиг. 3 показано взаимное положение карусели и обтюратора, при котором сигнал в режиме Пропускание (верхний сигнал) не проходит, т.е. пропускание равно нулю. Сигнал, измеряющий отражение (нижний сигнал), пройдя систему зеркал, отражается от зеркальной поверхности выступов 13 обтюратора 12 и-поступает на фотоприемник 18 для измерения 1(30%-ного отражения, необходимого в качестве опорного сигнала для измерения реального отражения пленки. Нулевое дропускание в данном случае.используется для коррекции отсчетно-измерительного устройства.

На фиг. 2, 3 и 4 показано взаимное положение карусели и обтюратора, когда между выступами 13 обтюратора 12 находится сквозное отверстие 10 карусели 8. Верхний сигнал npo ходит систему .зеркал и, отразившись от зеркала 7, поступает на фотоприемник 18, В этом случае пропускание равно 100% (опорный сигнал для измерения реального пропускания пленки). Нижний сигнал, пройдя систему зеркал также проходит сквозь отверстие 10 карусели 8, т.е. отражение в данном случае равно нулю.

Таким образом, в рассмотренных трех фазах работы карусели и обтюратора можно получить данные о реальном отражении и пропускании напыляемой пленки, 100%-ного пропускания и отражения в качестве опорного сигнала, и 0%-ного отражения и пропускания для коррекции отсчетно-измерительного устройства. Практически мо- жет применяться карусель с другим числом подложек и отверстий, а обтюратор - с большим или меньшим количеством выступов, и не соответствовать числу подложек и отверстий в карусели, но в любом случае угловая скорость вращения обтюратора и карусели должна соответствовать уравнению

по

«0

Ык--;г-

оп

гдеОд,и)к угловая скорость вращения обтюратора и карусели соответственно,

почисло подложек и отверстий в карусели;

Vчисло отражающих поверхностей обтюратора. Предлагаемое устройство контроля позволяет с большой зффективностью проводить измерения отражения и пропускания напыляемых пленок в процессе получения интерференционных покрытий с необходимыми характеристиками..

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНОК в процессе их нанесения, содержащее источник излучения, модулятор, систему зеркал, одно из которых имеет полупрозрачное покрмтие, и карусель с подложкодержателями, отличаю ще еся тем, что, с целью повышения точности контроля, ойо снабжено обтюратором с зеркальньм покрытием, размещенным ьбжду каруселью и зеркалом с полупрозрачным покрытием с возможностью синхронного вращения с каруселью, причем карусель имеет по меньшей мере одно сквозное отверстие, размещенное на месте, одного из подложкодержателей.