УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Советский патент 1973 года по МПК C23C14/54 

1

Изобретение относится к области пленочной микроэлектроники и может быть применено при создании многослойных интерференционных систем.

Известно устройство для управления процессом получения многослойных интерференционных покрытий, содержащее электродвигатель вращения образца, блок очистки, источник питания, источники испарения, фотометрическое устройство контроля толщины слоев и вакуумметр с датчиком вакуума.

Однако в известном устройстве управление процессом получения многослойных интерференционных покрытий осуществляется при непосредственном участии оператора, что повышает инерционность системы управления и снижает за счет этого точность измерения толщины четвертьволновых и кратных им слоев покрытий.

Целью изобретения является повышение точности толщины четвертьволновых и кратных им слоев на образце и автоматизация процесса управления. Это достигается тем, что устройство содержит выполненные на самопишущем потенциометре автоматический регулятор } силения сигнала, снимаемого с фотоэлемента, и датчик положения экстремумов, контакты которого подключены к цепи питания источников испарения и электромагнита, управляющего заслонками над источниками испарения и релейными элементами схемы, приводящими в работу датчик числа слоев и реле времени. На ф,К1Г. 1 .пришедеиа бл.01к-сх1е.ма пред л1а1гасагото устрОЙ1С71ва; .на фиг. 2 - эйвктричеЮкая с.хама уст рой|СТ1ва; на фиг. 3 - прафмс ивменения И1нте1нои1вности нропусклиня Т (lOTip же«1И1я R) от ч|ИСла слоев при фотоМетр:Иравалил (.-дпина BOvioibi; « - локаватель п|релюмланйя; t - :ф1из1Иче1С1кая та1щина плеикл).

У|СТ1рюйст1вю состсшгг из эле1КТ,рюа1ви1Пател1Я /

1Е ра1Щ€1ния обрайца;, бло.ка оч1ист1К1И 2, исто-ч1НИ1ка питаним 3, HICTO HHIKOIB июпарения 4, фаTOiMeTipiKHeciivoro у1СтроЙ1СТ1ва 5 контрюля толщи«ы слоев, iBaiKytxM.MeTipa 6 с датчикам BaiKiyiyiM,a 7, са1М101ПИ1Ш1 щегю потенц.иом€Т|ра 8, автолиатичеокОГО ре1Г|}лят01рй 9, фотснэпвмвнта 10, да|тч1И1ка1 // псложешия экстрбМ1ум0(в, элекТ|ромагн.ита 13, да.тч1Ика 13 ч)И1Сла слоев, реи

времен.и 14-16, низзсовольтного траисфо-рмаTtapa 17 с регуп.ируей ы м ВХ10Д1Н1Ы|М налряжени€м, радиа1Ц1И 01Н1} о:го нагревателя 18, юветовой и эвуксвой оиг1наЛизац и.и 19 и/ тсжовыл реле 20.

В у1СтроЙ1СТ1В1е п-римеияется «acTipaiHiBaielMaiH oineiparoipciM программа, предяаэна аннай для aiBToiHcwiHoro провед ания процесса с момеита включения ва1ку|у|М1ной от1кач1ки до мамемта получ€1Н Ия на образце покрытия с заданной

колибииа.цией и Ч1исл-ам слоев, выполненная

Hai релеишых эле-меита.х И .реле BpeiMeniHi, управляем Ыих си1Гнала1М1и фото элемента npiM n otмощл Д1а|тчи1ка- положения жстрамуанов, а TaiK Kie сИпнала:м1И| дагг-чшиов aaiKiyi iMa и числа слоев. У|СТано1В1ка1 nipOiripaiMiMbi. реле времени, да1т1Ч1И1ка числа слюев, режлллиов рабо,т1ы радиационного ннрревацеля, дагтчнка положения siKiCTpeiMyiMiQiB и фотО|М1е.триче С КОПо ytCTipoucTBa конпрОля прС1И|3ВОдится oinapaiTcipoM заранее.

У|ст)роЙ1Ст;во работает следующим обравОМ.

включении oineipiaiOipioiM BaiKiyyiMiHofi отК,аякИ| 2d вклюмается ,реле .В1ре1мени 14. Через заданное время первая npoinpaiM:Mia реле времени 14 .В1ключа1ет источник питани/я 3 эл1еМбнтов схемы и через контакты реле 22 - датчик вак1у у1м:а 7, .выполненный на стан;да|рТ1НО(М Biaку|у1М1метре 6. По достижении заданной стапени Bia|Kyy;Mia 23 датчика BaiKyiyiMa. .подключает вторую 1Пр10Грам1м|у реле времеп-ьи 14 и остается в работе до тех пор, пока noa eipживаетСЯ леОбход1ИгМ,ая степень валчуума в камере. В случае ух1уд1шения стапен-И) BiaiKijiyMa да1тч1И1к iBaiKyiyiM-a кЮнтактааии реле 23 включает Э|Лектр01ма1Гнит 24 реле вре М1ени 14 и ла;м1пу сигнализации 25. При этом прО1Прамма ука3.aiHiHoinO реле BioaiBipа|Щ|ает1ся в исходное положение. Коада вновь достигается заданная степень вад уучма, даттаик BaiKiyiyMa возо б Н01Вля-ет ра|боту реле BipeiMeHH 14.

,а1Я П1ропрам;ма реле BpeiMeiHiM 14 через з1ада(Н1Ное В1ремя включают реле 26, контакты которото под1ключа.ют электродви1гатель 1 вращения oi6piai3Ha и блок очистки 2. При этом 1П ро иевод1ИТ1Ся 01ЧИ:ОТ1ка ОбразцД в тлеющем раэряде. По о,ко1НЧа1НИИ заданного Bjpeмени вторая Hporp aiMiMa подключает третью программу реле времени 14 и отключает Электродвипатель 1 и блок оч1истки 2. Третья nipoqpaiMiMa включает реле 27, через контакты которого Включаются радиационный нагреватель 18 и электродвигатель 1. Пцт ©том происходит рашно1мернъ1Й nip опрев обрав ца до заданной теаипер атуры, О1преаеляем|0й BpeMie:нем третьей nporpiaiMiMbr. Третья прОЛра1М1ма отклю(ча1ет реле 27 и вклю.чает чет1вартую niporpiaMiMiy реле времени 14.

Четвертая npoiripaiMiMa включает реле вреMiaHK 15, отключает датчик вакуума от цепи Э|лек.т1рО|М|а1Лнита 24, а/ также (реяе времени 14 и подключает eiro к электром(а|ЛН1ита1М 28 и 29 с целыю возврата nponpaiM/M реле времени 15 и, 16 в исходное лоложен ие в слЗ1Ч|ае ух|уд1шения стапени вакуума до минималыно дону стимой величины.. Первая npioiripaiMM.a реле Bipeмани /б В1кяючает П1ита1ние самопишущего п отанц|ио1М1етра 8, фотометр1И1Ч1аокое у ст|рой|ство 5, подкяю1ч;а1ет (источник иснарения 4 вещестBia а через KOIHтакты реле 30 и 31 к ниаюовольтному силово1му транафарм, 17 с реГ|ул.и|ру амы|м В.ХОДНЫ1М настряжением и однов ремен1но раврыв ает цель между нивковошьтным силовым трансф|0рм.а,то1р1ом 17 & источником иснафения 4 вещаства б; далее В1Ключается электр.ом атпит 12, у пра1вляЮ(Щ1ий засло1нк1а1М1И1 над испарителем веществ а и б.

4eipei3 за|да1нное вре1мя включается вт01рая 1програ;м,ма реле времени 15. Она приводит IB действие эле1Ктродв1И1га|Тель 32 ле1нто1протяжНО ПО меХа1НИ31ма самОПИ:ш1ущеГ 0 потенщиюметра S; цепь пита|Н1Ия низковольтйого оил01вого Т1р.ансф|0 р,м.ато1ра 17 1П|ри. И0 мощ1и реле 33; подклюнлет фотоэле1мент 10 посредством реле 34 к са1мони;щ|ущему поте:НЦ1иометру 8; включ-ает эле ктродви1гатеяь 1 вр1ащан ия йбр.азДа. Начинается процесс И опа1ре1Н1И1я вещества а и осаждение первого слоя п01КрЫ1Т1ия на образце. П|рИ конт1р1оле толщины, оипнлл с фотоэлемента 10 подается через а1вт10 М|ат1ический регуляTOip 9 на усил.итель са|М(01П1И1шГ)1щапо потанЦ|ИОметра 8, который о бо1р1удован датч(иком Л

положения siKcTpeMiyMOB. Последний работает

от ус1И1ЛИтеля И; алектрод1В(Игателя реохорда 35

салвопишущего потенщи амет1р:а| 5.

П|ри осаждении на образце слоя вещества

а на бу.мажной ленте самопищущело потенцио1метра за|писываетоя и:з.менение интенсив ности Г1р101пус кан1ия (отраж.ения) си1лнала, сниMiaiei-MO-no с фотоэле1ме нта 10 при фо1ТО мет1р1Иг ровании. Когда интеесашность дост1игает

первого экстремума {точка А или А на . 3), пере1ключаются контакты датч1ика 11 положения экстремумов. Датчик 11 являет1ся фазочувствительным элементом с инерционно ст.ью меньше 3 м/сек, что поз1вОля1ет точ1но

определять (улав.ли.вать) положение эксФрему:ма, а. следовательно моагент окончания осаждеигафя четвертьволнового слоя на образце; пр1И этюм обеспечивается желаема.я толЩ;Ина. Р.авйюсть )1нтепсивпост1и пропускания

(отражан.ия) в MUiHHuiiyiMie И ближайшем м аксимуме (разность ординат точек Р и G или Z) и .и др.) долЖ1иа быть не меньше погрещно€Т(и измерений салюпищущело потанщиометpai 8.

Ко,гда велич.и1иа сигнала от фотоэлемента 10 становится сравнимой с погрещностью самопишущего потенциометра 8, воз.можна рер}лирО1Вка усиления этого сигнала а втоматичеак1И|М регушяторОМ 9.

АвтО|М1атический регулятор выполнен на делителе напряжения 36 в цепи фотоэлемента 10, двух конеч1ны:х выклю чателях 37 w 38 на Ш1кале са1мопищуще1ло потенцио1мет|ра 8 и электромеханическом устройств е 39, которое

подключает ось делителя нап|ряжан-И1Я к оси редукто|ра электродвигателя реохорда 35.

Датчик 11 положения siKiCTpeuMyiMiOiB свои1МИ кон т акта М1И включает 1реле 40 или 41; конTiaiKTbi; ОД1НОТО из н1их (на|прИ1М1ер реле 40)

ра31М|Ыкают цепь второй програ1ммы реле времени 15 и Включают третью пр олрамму указанного реле времени. При этом отключаются цапь пита1ния Ннвковольтно ло силового трансфор-Матора 17, фотоэле1мант 10 от са мопишущего потенциометра 8, элак-продви аггель / вращеНИЯ образца, электр01ма1лн1ит 12, управляющий заслонка1ми над испарителем, эле1ктродвиг:атель 32 ланто1протяжно1ло мехапиз|ма С1а;мЮ1пи.шуще.го потанцио)мет1ра 8, дайее

срабатывает датчик 13 ч1исла слоев чарез 5 канта1кхы реле 33, отмечая аюанчаийе напылеиия лервюго слоя ,Hai . iJTIipiHi ложном 3KCTipeiMiyiMe, кютОрый в-озйиюнутъ гари .n.eipero|p;aiHiHiH источников Испа.реяия 4, пред|усМ|отрены отжлючания реле в ре-5 MieiHH 15 (.или 16) и си1Пна1ЛИ131а(щИ|Я 19. В случае оаве1ще1нн01сть о;браз1Н,а при ф|Ото1Мет|риpoiBaiHMH, а следователм-ю световой поток, падающИй на фотюэлемант 10, снижается, и маж.ет рработать Д1а|ТЧ|Вк // положения акстре-10 MiyiMoiB, хютя 3|ад1а1Нна|Я толщина слоя на образлц-е ещ-е и-е достигнута (еет фа1ктическО Го экстрeiMiiiMa). Для июключееля ло-жиых эк1стремумюв П1рИ ме1НЯ Ются токовът.е реле 20, В1ключенные параллелынО источнику испарения 4.15 П|ри1 перегорании посл-едиего токовые реле С|р1а|батыва.ют, отключают свюиый К01нта1кта1ми реле времени 15 (или 16) и включают световую и звуковую си1ГналИ1за1ЦИю. В атом сл1уча е оператор подключает заиаоной испари-20 т.ель и восстанавливает npoirpaiMiMy реле времени 15 (или/б). Третья программа реле времени 15 лредусматривает выдержку времени между нанесе-25 нием очередного слоя и по окончании выдержки включает реле времени 16. Реле времени 16 выполняет те же функции и в той же последовательности, что и реле времени 15, но предназначено для управления процес-30 сом напыления от источника испарения вещества б. Программа работы реле времени 16 отличается от программы работы реле времени 15 тем, что во второй программе не предусмот-35 рено отключение фотоэлемента 10 от самопишущего потенциометра 8 по окончании осаждения слоя вещества б, а также тем, что третья ирограмма после выдержки времени 6 между нанесением очередного слоя включает реле времени 15. Реле времени 15 и 16 работают ноочередно. При этом происходит чередование осаждаемых слоев из веществ с различными иоказателями преломления на образце до тех пор, пока датчик 13 числа слоев своими контактами не включает пятую программу реле времени 14. Это означает, что на образце достигнута заданная комбинация слоев покрытия. Пятая программа реле времени 14 включает реле 42, контакты которого размыкают цепи питания реле времени 14, 15 или 16 и включают электромагниты 24, 28 и 29. При остановке и возвращении реле времени 14 в исходное положение отключаются блок иитания 3 и реле 23 датчика вакуума, Предмет изобретения Устройство для управления процессом получения многослойных интерференционных покрытий, содержащее электродвигатель вращения образца, блок очистки, источник питания, источники исиарения, фотометрическое устройство контроля толщины слоев и вакуумметр с датчиком вакуума, отличающееся, тем, что, с целью повышения точности измерения толщины четвертьволновых и кратных им слоев и автоматизации процесса управления, оно дополнительно содержит выполненные на самопишущем иотенциометре автоматический регулятор усиления сигнала, cHH iiaeMoro с фотоэлемента, и датчик .положения экстремумов, контакты которого подключены к цепи питания источииков испарения и электромагнита, управляющего заслонками над источниками испарения и релейными элементами схемы, приводящими в работу датчик числа слоев и реле времени.

„

число слово Фиг.З