Устройство для измерения толщины тонких пленок Советский патент 1981 года по МПК G01B15/02 

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКИХ ПЛЕНОК

Изобретение относится к средствам, предназ наченным для измерения толщины тонких полу проводниковых, магнитных, диэлектрических, металлических пленок, напыляемых на поверхность подложкн при изготовлении микрозлёктрониых элементов. Известен кварцевый генератор толщины пленок, включающий эталонный кварцевый генератор, измерительный кварцевый генератор, преобразователь частоты,.связанный входом с выходом эталонного и измерительного генераторов, и кварцевый датчик (1. Недостатком такого устройства является сложность его применения в высоковакуумных установках, чувствительность измерительного датчика к нзмененню температуры, а также малый срок .эксплуатации измерительного кварцевого датчика. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения толщины тонких пленок, содержащее последовательно соединенны ионизационный манометр с блоком питания, фильтр, интегрирующий усилитель и регистратор, подвижный затвор и генератор, механически связанный с, затвором 2. Однако такое устр жство недеспточно точно из-за нестабильности частоты колебаний затворД. Эта нестабильность обусловлена механической системой модулящш потока, резонансные характеристики которой меняются в завнсюмости от изменения температуры окружающей среды, временн эксплуатации, нз-за изменения массы затвора, обусловленной осязанием молекул потока, а также из-за конструктивных и технологических трудностей передачи движения в высоковакуумную систему. Цель изобретения - повышение точностя ipмереиий. Поставъленная цель достигается тем, что уст ройство снабжено блоком управлеюм, вход которого подключен к выходу генерап м, а выход - к управляющему входу «тетр|фу|| 1цего усилителя. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит нонизационный мано- . метр 1, блок 2 питания, фильтр 3, подвижный затвор 4, генератор 5, блок 6 управления, интегрирующий усилитель 7 и регистратор 8. Выход блока 2 шггаиия подключеи к питаюидам входам ионизационного манометра 1, выход ко торого через фильтр 3 подключен к сигнальном входу интегрирующего усилителя 7,к выходу которого подключен регистратор, а подвижный затвор 4, расположенный перед входным отверстиеп/г ионизационного манометра, подключен к генератору 5 и к входу блока 6 }гправлення, выход которого подключен к управляющему входу интегрирующего усшштеля 7. Устройство работает следующим образом. Под действием генератора 5 подвижный затвор 4 приводится в движение с частотой Ш Поток молекул, осаждаемый на подложку, модулируемый подвижным затвором 4, частичн попадает через входное отверстие в ионизацион ный манометр и создает переменный ионный ток на его выходе. Этот ток через фильтр 3, отделяющий переменную составляющую тока от постоянной, поступает на сигнальный вход интегрирующего усилителя Т, постоянная времени которого регулируется по управляющему входу сигналом с выхода блока 6 управления. Блок управления постоянно измеряет частоту колебаний подвижного затвора 4 и вырабатывает сигнал изменения (мащинного временн) интегрирования интегрирующего усилителя 7 таким образом, чтобы где Q- расчетное (опорное) значение частоты колебаний затвора; Т - реальное время напыления пленки; .() - реальная частота колебаний затвора; Т| - мащинное время интегрирования« Величина маашнного времени интегрирования сигнала интегрирующего усилителя 7 равна: т, 4 Величина отклонения ДТ машинного времени иитегрирующего усилителя 7 от реального вырабатываемого в блоке 6 управления, равна ДТ Т(1 -). Следовательно, измененНе текущей частоты колебаний затвора вызывает изменение машиниого времени интегрирования сигнала с ноиизационного манометра 1 такнм образом, что оишбка измерения из-за изменения колебаний затвора 4. сводится к нулю. В предлагаемом устройстве, по сравнению с известиым, увеличивается точность измерения толщины пленки при напылении на подложку, так как исключается одна из погрешностей из-за нестабильности модуляции потока молекул механическим подвижным затвором в процессе зксплуатадин устройства. Это позволит увеличить точность воспроизведения заданных свойств пленки при применении ее в системах контроля и регулирования технологических процессов изготовления тонкопленочных элементов. Формула изобретеиия Устройство для измерения толипшы тонких пленок, содержащее последовательно соединеиные ионизационный манометр с блоком питания, фильтр, интегрирующий усилитель и регистратор, подвижиый затвор и генератор, механически связанный с затвором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком управления, вход которого подключен к выходу генератора, а выход - к управляющему входу интегрирующего усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1.Авторское свидетельство СССР № 369372, кл. G 01 В 7/06, 1973. 2.Шварц. Метод измерения и регулирования скорости испарения вещества при напылении в вакууме. - Приборы и техника эксперимента, на 2, 92, 1%1, фиг. 1 ((прототип).

//o /iffjifxa

i5;:zz: / V/

V

I 7/////////////A