Способ измерения распределения толщины волноводной пленки и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01B11/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения распределения толщины пленок в интегральной оптике.

Цель изобретения - повышение производительности измерений.

Сущность способа заключается в том, что одновременно направляют параллельный и расходящийся пучки света на контролируемый образец через элемент ввода излучения, изменяя угол падения параллельного пучка, фиксируют резонансные углы ввода, по которым судят о распределении толщины пленки.

На чертеже представлена схема устройства для измерения распределения толщины волноводной пленки.

Устройство содержит источник 1 монохроматического света и последовательно установленные по ходу излучения 2 элемент ввода, выполненный в виде диэлектрической призмы 3 и слоя 4 связи, гониометр (не показан), предназначенный для установки образца 5, и экран 6, второй источник 7 монохроматического света, оптическую систему 8 формирования расходящегося пучка 9 и элемент 10 совмещения излучений, оптически связанный с первыми источником монохроматического излучения, системой 8 формирования расходящегося пучка и диэлектрической призмой 3.

Образец 5 установлен на измерительном столике 11 гониометра.

Источник 1 и элемент 10 совмещения закреплены на неподвижной стойке 12 гониометра, а источник 7 и оптическая система 8 - на подвижной платформе 13, которая размещена на алидаде 14 гониометра.

Нерасходящийся пучок 2 света от монохроматического источника 1 направляют через призму 3 на границу раздела призма 3 - слой 4 связи под углом, больщим критического угла полного внутреннего отражения (ПВО). Толщина слоя 4 связи достаточно мала для того, чтобы ПВО частично нарущилось и часть световой энергии проникла (туннелировала) в волноводную пленку 5, возбудив в ней поверхностную волну. При этом между показателями преломления диэлектрических сред 3-5 должно выпол-. пяться соотношение П5 Пз. Так как параллельная пленке составляющая волнового вектора падающего луча в призме 3 и собственная постоянная распространения поверхностной волны достаточно близки, то это возбуждение носит резонансный характер.

Нерасходящийся пучок 2 направлен на ось вращения столика 11 гониометра и позволяет измерить резонансные углы фр в одном из выбранных участков образца 5 и расчетным путем определить абсолютные тол- 1цины на участках измерения. Настройка системы в резонанс осуществляется поворотом столика 11 вокруг его вертикальной

оси. Момент резонанса может быть зафиксирован различными методами, например по максимальной яркости света, рассеянного на малых неоднородностях образца 5. Выбор участка измерения образца 5 осуществляется перемещением столика 11 в двух взаимно перпендикулярных направлениях, указанных на чертеже.

Дополнительно в образец 5 вводится расходящийся пучок 9. Расходимость пучка 9 делает возможным отвод световой энергии в участки образца 5 с разной толщиной под соответствующими резонансными углами ввода, что позволяет визуализировать на экране 6 распределение толщи5 ны образца 5 в виде извилистой темной полосы в пятне отраженного света. Пучок 9 совмещается с измерительным пучком 2 таким образом, чтобы центры темных полос об обоих пучков совпали на экране 6 как можно более точно. Этим достигается привязка

0 темной полосы к значению абсолютной толщины образца 5 в точке измерения. Совмещение пучков 2 и 9 осуществляется смещениями платформы 13 с закрепленными на ней источником 7 и оптической систе5 мой 8 в направлениях, указанных стрелками, и поворотами алидады 14 вокруг оси вращения столика П. При этом пучок 2 служит ориентиром при выставлении пучка 9 и наоборот.

Масщтаб световой картины на экране

0 6 в горизонтальном (соответствующем изменению толщины образца 5) и в вертикальном (соответствующем поперечной координате образца 5) направлениях определяется степенью расходимости пучка 9.

Зафиксировав резонансные углы ввода

5 для характерных точек распределения, определяют для них значения толщины, по которым судят о распреде.1ении толщины пленки.

40

Формула изобретения

1.Способ измерения распределения толщины волноводной пленки, заключающийся в том, что направляют параллельный пучок света на контролируемый образец через элес мент ввода излучения, изменяя угол падения пучка, фиксируют резонансные углы ввода, по которым судят о распределении толщины пленки, отличающийся тем, что, с целью повыщения производительности измерений, одновременно с параллельным пучком на

0 контролируемый образец направляют расходящийся пучок света.

2.Устройство для измерения распределения толщины волноводной пленки, содержащее источник монохроматического света и последовательно установленные по ходу

5 излучения элемент ввода, выполненный в виде диэлектрической призмы и слоя связи, гониометр, предназначенный для установки образца, и экран, отличаюи ееся тем, что, с це213206594

лью повышения производительности измере-ментом совмещения излучений, оптически

НИИ, оно снабжено последовательно уста-связанным с первым источником монохроновленными вторым источником монохрома-матического излучения, системой формироватического света и оптической системойния расходящегося пучка и диэлектричеформирования расходящегося пучка, и эле-ской призмой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения распределения толщины пленок в интегральной оптике. Цель изобретения - повышение производительности измерений - достигается визуализацией распределения толщины пленки при одновременном измерении толщины пленки в характерных точках. С помощью источника света 7 формируют оптической системой 8 расходящийся монохроматический пучок 9, вводят его через призму 3 ввода в контролируемый образец 5, закрепленный на поворотном столике 11 гониометра, и визуализируют распределение толщины пленки на экране 6 в виде темной полосы. Нерасходящийся пучок 2 монохроматического света от источника 1 света направляют через призму 3 ввода на контролируемый образец (пленку) 5 в центре вращения поворотного столика 1 1. Настройка на резонанс осуществляется поворотом столика 11 относительно его оси вращения. Момент резонанса может быть зафиксирован, например, по максимальной яркости света, рассеянаго на малых неоднородностях пленки 5. Выбор участка измерения производится перемещением столика 11 в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Осуществляют совмещение расходящегося и параллельного пучков 2 и 9 путем совмещения темных полос от обоих пучков на экране 6. Этим осуществляется привязка распределения толщины к измеряемому значению толщины пленки 5. Измерив резонансный угол, расчетным путем определяют абсолютное значение толщины пленки 5 в точке падения параллельного пучка 2 света. Измерив таким образом толщину пленки в характерных точках визуализированного распределения, судят о распределении толщины пленки. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. е (Л 00 ГС о О5 СП со