Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки Советский патент 1988 года по МПК G01B11/16 

со со ю

К5

1.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения толщины покрыти оптическими методами.

Цель изобретения - расширение тенологических возможностей путем одновременного определения толщины, показатели преломления пленки и остточных напряжений в ней.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения толщины и показателя преломления пленки.

Устройство содержит лазер 1, подложку 2 для пленки, систему зеркал 3-5, обеспечивающую формирование

ложку 2 с пленкой под разными углами систему 6-9 регистрации отраженного от подложки 2 с пленкой излучения, камеру 10 травления с регулируемым уровнем травителя, лазер 11, светоделитель 12, опорное зеркало 13 и систему 14 регистрации интерференционной картины. Элементы 11-14 размещены по схеме интерферометра Май- кельсона, в котором вместо зеркала, размещенного в измерительном плече, использован свободный край подложки 2, которая консольно закреплена в ка мере 10 травления так, что лучи света, падаюпдие на подложку под разными углами, сходятся на ней вблизи точки закрепленияо

Устройство работает следующим образом.

Излучение от лазера 1 с помопдью системы зеркал 3-5 преобразуется в два луча света, падающие под разными углами на подложку 2 с пленкой вблизи места ее крепления в камере 10 травления. Отраженное от пленки излучение попадает в систему 6-9 регистрации отраженного от подложки 2 с пленкой излучения и зарегистрирован ные сигналы фиксируются на самописце. Одновременно с этим излучение от лазера 11 интерферометра Майкельсона подается на светоделитель 12, где расщепляется на два пучка, один из

которых направляется на опорное зеркало 13 интерферометра Майкельсона, а другой - на свободный край подложки 2 с пленкой, расположенной консольно в камере 10 травления. Отраженные от опорного зеркала 13 и подложки 2 с пленкой пучки совмещаются в плоскости системы 14 регистрации интерферен

ционной картины, где они интерферируют.

При стравливании пленки с подложки 2 получают информацию о толщине, показателе преломления и распределении напряжений по толщине пленки. Для распределения напряжений по толщине пленки справедлива формула

i

G(t) 5

Eoid

df dt

/u4i-f)

где Ej, - модуль Юнга для подложки 2; (Ч - коэффициент Пуассона для

подложки; t и d - толщина пленкии подложки 2

соответственно;

f - деформация (прогиб) подложки 2;

/U - длина деформируемой части подложки 2,

гт df

Производная 7 определяется чис- dt

ленным или графическим дифференцированием деформационной кривой,

Толщину пленки t и ее показатель преломления п определяют по формулам

(Hill/2).i7 2.|п -51пЫГ

1 . 1 . . г

sinod.-bsinsia л|-JI

i Ъ

mi

ii- l/.--Т-1 9 H. -V 4. -Л,

- L

где oi; - углы падения лучей на подложку с пленкойi

К; - количество минимумов интерференционной кривой;

m;/L; - дробная часть минимума, рав-. ная отношению остатка интерференционной кривой к периоду между ее последними двумя минимумами; Д - длина волны излучения лазера.

Формула изобретения

1, Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки, содержащее первый лазер, подложку, пленки, систему зеркал, обеспечивающую формирование двух лучей света, падающих на подложку с пленкой под разными углами, и систему регистрации отраженного от подложки с пленкой излучения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено

1397722

камерой травления с регулируемымзеркало выполнено в виде вогнутого

уровнем травителя, вторым лазером,сферического отражателя, светоделителем, опорным зеркалом 3. Устройство .по пп 1 и 2, о ти системой регистрации интерференци-личающееся тем, что, с

онной картины, размещенными по схе-целью повышения точности измерений,

ме интерферометра Майкельсона, в ко-опорное зеркало выполнено с радиусом

тором вместо зеркала, размещенногоR кривизны, удовлетворяющим соотнов измерительном плече, использованшению

свободный край подложки, которая кон- Q S i: К j S + в,

сольно закреплена в камере травления расстояние между опорным зер- так, чтобы лучи света, падающие на „ изображением

подложку под разными углами, сходи-свободного края подложки с

лись на ней вблизи точки закрепления.пенк

2. Устройство по п. 1, о т л и- S - прогиб свободного края под- чающееся тем, что опорноеложки с пленкой.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения толщины покрытий оптическими методами. Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем одновременного определения толп;ины, показателя преломления пленки и остаточных напряжений в ней. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство введены лазер 11, светоделитель 12, опорное зеркало 13 и система 14 регистрации интерференционной картины, образующие со свободным краем подложки 2 с пленкой, размещенной в камере 10 травления консольно, интерферометр Майкельсона 2 з.п ф-лы, 1 ил.