Устройство для измерения внутренних напряжений в тонких пленках Советский патент 1986 года по МПК G01B11/16 

НИКОМ 9, эталонной подложкой 10, идентичной подложке 6 для пленки, закрепленной на держателе 1, и оптическим клином 11. Излучение источника 2 света направляют в вакуумную камеру 12 на пояЗ прозрачное плоское зеркало 8, которое часть света пропускает на подложку 6 для пленки, а

1

Изобретение относится к устройствам для измерения внутренних на- пряжений в тонких пленках оптическими методами.

Цель изобретения - повьшение производительности измерения внутренних напряжений путем компенсации спонтанных флуктуации мощности излучения источника когерентного света,

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения внутренних напряжений в тонких пленках содержит держатель 1, источник 2 когерентного света и последовательно расположенные по ходу пучка света полупрозрачное выпуклое зеркало 3, измерительный экран 4, плоское зеркало 5, подложку 6 для пленки, установленную в держателе 1, фотоприемник 7, полупрозрачное плоское зеркало 8, расположенное между плоским .зеркалом 5 и измерительным экраном 4, второй фотоприемник 9, расположенный по ходу отраженного от полупрозрачного плоского зеркала 8 пучка света, эталонную подложку 10, иден- тичную подложке 6 для пленки, закрепленную на держателе 1 и расположенную между полупрозрачным зеркалом 8 и вторым фотоприемником 9, и оптический клин I1, расположенньш между плоским зеркалом 5 и фотоприемником 7. Все элементы устройства, кроме источника 2 когерентного света, вы- .пуклого зеркала 3 и измерительного экрана 4, размещены внутри вакуумной камеры 12, где расположены также испаритель 13 материала пленки и отражатель 14, защищающий эталонную подложку 10,

Устройство работает следующим образом.

другую часть отражает на эталонную подложку 10 для пленки, Отраженные от обеих подложек пучки света через плоское зеркало 5 и полупрозрачное зеркало 8 направляются на полупрозрачное выпуклое зеркало 3, которое отражает их на измерительный экран 4. 1 ил.

0

5

0

5

0

5

0

Излучение когерентного света источника 2 света направляют нормально к поверхности полупрозрачного выпуклого зеркала 3 и оптически прозрачного измерительного экрана 4 в вакуумную камеру 12 на полупрозрачное плоское зеркало 8, которое отражает часть пучка излучения источника 2 света на эталонную подложку 10, Проходя через последнюю, это излучение регистрируется фотоприем- ником 9, Отраженную от поверхности эталонной подложки 10 часть излучения направляют полупрозрачным плоским зеркалом 8 на полупрозрачное выпуклое зеркало 3, отражающее это излучение на измерительный экран 4, Прощедщую через полупрозрачное плоское зеркало 8 часть излучения источника 2 света направляют плоским зеркалом 5 на подложку 6 для пленки. Интенсивность прошедщего излучения регулируют оптическим клином 11 и регистрируют фотоприемником 7, Отраженную от поверхности подложки 6 с пленкой часть излучения направляют зеркалом 5 на полупрозрачное выпуклое зеркало 3 и регистрируют измерительным экраном 4, Оптический клин 11 предназначен для вьфавнивания ин- тенсивностей световых пучков, регистрируемых идентичными фотоцриемниками 7 и 9, Держатель 1 предназначен для крепления эталонной подложки 10 и подложки 6, Отражатель 14 предназначен для исключения возможности конденсации паров испарителя 13 на эталонной подложке 10.

Величину внутренних механических напряжений пленок определяют по формуле;

(5 .

31(1-)

е

г - i модуль Юнга подложки; коэффициент Пуассона подпож- ки;

длина подложкиj

толщина подложки;5

8 - изгиб свободного конца подложки;

d|, - толщина пленки. Изгиб S подложки и угол у опреляют но следующим формулам . tO

(. 2M(I + S)

8

Формула изобретения Устройство для измерения внутренМ

, - . -Г , .. .. . „..л них напряжений в тонких пленках, со- tg(4 +2X)+s Lsiny+(l-cosyitg( 2y)J

-fi i-iLJ.--Л--i-Ajii tiA f5 держащее держатель, источник коге(Ь

Otgcf

держащее держатель, источник когерентного света и последовательно рас- положенньте по ходу пуска света полупрозрачное выпуклое зеркало, измерительный экран, плоское зеркало, подложку для пленки, установленную в /v держателе.и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено полупрозрачным плоским зеркалом, расположенным-между плоским зеркалом и измерительным экраном, вторым фотоприемником, расположенным по ходу отраженного от полупрозрачного плоского зеркала пучка света, этаy arcein ( + l)sinc| -q

де bj - величина перемещения светового луча, отраженного от подложки с пленкой I величина перемещения светового луча, отраженного от поверхности эталона; расстояние от подложки с пленкой до полупрозрачного выпуклого зеркала, расстояние от выпуклого зеркала до измерительного экрана}

радиус зеркала;

Cf - у-гол между падающим и отраженным от подложки с пленкой лучами св.ета.

Ь L S R Редактор А.Огар

Составитель Б.Евстратов

Техред М.ХоданичКорректор О.Луговая

Заказ 7047/39Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

При определении величины внутренних напряжений в тонких пленках необходим учет термических изменений модуля Юнга и коэффициента Пуассона подложки и изменения линейных размеров подложки.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения толщины пленок.

Формула изобретения Устройство для измерения внутрен них напряжений в тонких пленках, со-

них напряжений в тонких пленках, со-

держащее держатель, источник когедержащее держатель, источник когерентного света и последовательно рас- положенньте по ходу пуска света полупрозрачное выпуклое зеркало, измерительный экран, плоское зеркало, подложку для пленки, установленную в /v держателе.и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено полупрозрачным плоским зеркалом, расположенным-между плоским зеркалом и измерительным экраном, вторым фотоприемником, расположенным по ходу отраженного от полупрозрачного плоского зеркала пучка света, эталонной подложкой, идентичной подложке для пленки, закрепленной на держателе и расположенной между полупрозрачным зеркалом и вторым фотоприемником, и оптическим клином, рас-, положенным между плоским зеркалом и

фотойриемником.

Изобретение относится к измерению внутренних напряжений в тонких пленках оптическими методами. Его цель- повышение производительности измерв НИН внутренних напряжений. Для этого устройство снабжено полупрозрачным плоским зеркалом 8, вторым фотоприем12 11 (Л