Устройство для контроля толщиныСлОЕВ МНОгОСлОйНыХ пОКРыТий Советский патент 1981 года по МПК G01B11/06 C23C13/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ

Изобретениеотносится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано, в частности для измерения толщин слоев при нанесении на подложки непоглощающих пленочных покрытий, например, .при нанесении многослойных интерференционных покрытий..

Известны фотометрические устройства для контроля толщины слоев многослойных покрытий, основанные на измерении экстремальных значений коэффициента пропускания света на фиксированной длине волны ИЗНедостатком .таких -устройств является невысокая точность контроля толщины слоев многослойных интерференционных покрытий в процессе ихнанесения на Подложки, обусловлей- . ная тем, что контроль осуществляется непрерывно по одной из рабочих подложек на которую поочередно-наносятся слои-диэлектриков разного типа. ВслеД ствие этого неизбежны ошибки в определенил толщины наносимых слоев, которые растут с ростом толщины слоев в изготавливаемых покрытиях.

Наиболее близким по технической сущности .к .предлагаемому .является . устройство для контроля толщины слое

многослойных покрытий в процессе их нанесения в вакуумной камере, содержащее фотоприемник, бЛок питания фотоприемника, блок обработки сигналов фотоприемника и контрольные подложки, предназначенные для размещения в вакуумной камере L2JНедостатком известного устройства является то, что работа фотоприемника

0 в непрерывном режиме приводит к ошибкам в определении толщины слоев из-за наличия собственных шумов фотоприем:ника, паразитных засветок, разъюсти-ровки оптической аппаратуры и других

5 факторов. j

цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем,

0 что устройство снабжено датчиком положения контрольных подложек и двумя управляе1 а11ми электронными ключами, один из которых подключен между блоком питания и фотоприемником, второй5между выходом фотоприемника и входом блока обработки сигналов фотоприемника, а датчик положения контрольных, подложек подключен выходом к управляющим входам управляемых элект0ронных ключей.

На чертеже представлена блоксхема устройства для контроля толщины слоев многослойных покрытий.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, в которой расположен механизм 2 планетарного вращения, на . платформе которого закреплены две контрольные подложки 3 и несколько рабочих подложек 4. С помощью подвижного экрана 5 обеспечивается попеременное экранирование одной из конт- «Q

рольных подложек 3 в процессе нанесения материалов разного типа посредством блока 6 испарителей.

Внутри вакуумной камеры 1 размещен также источник 7 света, расположенный напротив окна 8 в основании 5 камеры. С другой стороны окна снаружи камеры установлен фотоприемник 9, состоящий из монохроматора 10 и фотоэлектронного умножителя 11(ФЭУ).

Блок 12 питания фотоприемника 20 подключен к нему через управляемый электронный ключ 13. Второй электронный управляемый ключ 14 подключен входом к выходу фотоприемника 9, а выходом -г к блоку 15 обработки сиг- 25 налов фотоприемника, К управляющим входам обоих электронных ключей 13 и 14 подключен выход датчика 16 положения контрольных подложек 3.

Устройство работает следующим Q образом.

При нанесении на рабочие подложки 4 слоя из материала, например с высоким показателем преломления, одна из контрольных подложек 3 закрыта . экраном 5, а другая оставлена в тех же условиях,что и рабочие подложки, т. е. не закрыта экраном. При прохождении незакрытой экраном контрольной подложки под световым лучом источника 7 света датчик 16 положе- 40 ния Контрольных подложек вырабаты вает- электрический импульс; поступающий на управляющие .входы управляекых электронных ключей 13 и 14 и открывающий их. В результате этого 5 выделенный монохроматором 10 и усиленный ФЭУ 11 электрический сигнал с фото;:риемника 9 проходит на вход блока 15 обработки сигналов фотоприемника, на выходе которого по- ел является электрический сигнал, пропорциональный амплитуде светового сигнала, прошедшего через контрольную подложку с нанесенным на нее слоем диэлектрика. Амплитуда этого сигнала зависит от коэффициента пропускания света этой контрольной подложки,

В процессе нанесения слоя из материала данного типа проводимости механизм 2 планетарного вргицения 40 обеспечивает большое количество оборотов закрепленных на платформе подложек, благодаря чему обеспечивается хорошая равномерность и идентичность наносимого слоя на всех рабо-й5

чих подложках и соответствующей (не закрытой экраном)контрольной подложке. При периодическом попадании этой контрольной подложки 3 в измерительное положение(на общую оптическую ось с источником 7 света и фотоприемником 9)происходит периодическое возбуждение фотометрической системы контроля, образованной элементами 9-16, благодаря срабатыванию датчика 16 положения контрольных подложек, обеспечивающего при посредстве ключей 13 и 14 подключение блока питания 12 к фотоприенику 9, а этого фотоприемника к блоку 15 обработки сигналов. Датчик 16 положения контрольных подложек может быть выполнен, например в виде пары светодиод - фотодиод, или пары постоянный магнит-г ркон и т.п.

При нанесении на подложки слоя материала, например с низким показателем преломления, изменяется направление вращения планетарного механизма 2, экран 5 переводится в положение, при котором он закрывает ранее открытую контрольную подложку 3 так,что контроль толщины наносимого слоя диэлектрика осуществляется теперь при периодическом прохождении другой контрольной подложки через измерительное положение.

Благодаря тому, что в данном устройстве контроль толщин наносимых слоев осуществляют по отдельным контрольным подложкам для различных материалов, коэффициенты пропускания света каждой из контрольных подложек изменяются по синусоидальному закону. Ввиду малого поглощения света материалами слое.в, использемыми для создания интерференционных покрытий, амплитуда колебаний выходного сигнала фотометрической системы не зависи от числа наносимых слоев и имеет максимальное значение. При этом благодаря Импульсному режиму работы фотометрической системы исключается влияние на результаты измерения шумов фотоприемника, паразитных засветок и т. п. а также повышается экономичность работы системы.

Формула изобретения

Устройство для контроля толщины слоев многослойных покрытий в процессе их нанесения в вакуумной камере, содержащее фотоприемник, блок питания фотоприемника, блок обработки сигналов фотоприемника и контрольные .подложки, предназначенные для размещения в вакуумной камере, ртличающ.еес я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком положения конт рольных подложек и двумя уг/равля«Г1и