Устройство измерения толщины тонких пленок Советский патент 1982 года по МПК G01B7/06 

(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКИХ - ПЛЕНОК

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для измерения толщины тонких полупроводниковых, магнитных, диэлектрических, металлических пленок, напыляемых на поверхность подложки при изготовлении микроэлектронных элементов.

По основному авт. св. t 870917 известно устройство измерения толщины тонких пленок, включающее ионизированный манометр, блок питания, фильтр, подвижной затвор, генератор, блок управления, интегрирующий усилитель, причем выход блока питания подключен к питающим входам ионизационного манометра, выход которого через фильтр подключен к сигнальному входу интегрирующего усилителя, а подвижной затвор, расположенный перед входным отверстием ионизационного манометра, подключен к генератору тл к входу блока управления, выход которого подключен к управляющему входу интегрирующего усилителя, выход которого является входом устройства 1.

Недоста ток известного устройства - погрешность, обусловленная значительным шумом на входе усилителя

из-за невозможности применения в нем узкополосного фильтра.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство измерения толщины тонких пленок снабжено синхронным фильтром и блоком управления синхронным фильтром,, первый вход синхрон10ного фильтра подключен к выходу фильтра, а второй управляющий вход к выходу блока управления синхронного фильтра, вход которого соединен с подвижным затвором, а выход синхрон15ного фильтра подключен к входу интегрирующего усилителя, управляемого своим блоком управления, соединенным с подвижным затвором.

На фиг.1 показана блок-схема уст20ройства; на фиг.2 - диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит ионизационный манометр 1, соединенный с ним блок 2 питания электродов маномет25ра 1, к выходуманометра 1 подключен фильтр 3, с ним соединен синхронный фильтр 4, подвижный затвор 5, управляемый генератором 6, к выходу затвора 5 подключен блок 7 управления,

30 который подает управляющие сигналы на синхронный фильтр 4, к выходу затвора 5 подсоединен также блок 8 управления усилителем 9, а второй вход усилителя 9 соединен с выходом синхронного фильтра 4. Устройство работает следующим об разом. Блок 2 питания электродов иониза ционного манометра создает требуемый режим работы ионизационного ман метра 1. Под действием генератора б подвижной затвор 5 приводится в дви жение с частотой LO . Измеряемый молекулярный поток перед входом в ионизационный манометр 1 модулируется подвижным затвором 5 и создает переменный ионный ток на его выходе Этот ток через фильтр 3 и синхронный фильтр 4 поступает на вход интег рирующего усилителя 9. Блок 8 управления усилителем постоянно измеряет частоту колебаний подвижного затвора 5 и вырабатывает сигнал изменения машинного времени.интегрирования интегрирующего усилителя 9 таким образом, чтобы cUpT Т / (1) где ujp- расчетное значение частоты колебаний затвора; Т - реальное время; - Т( - машинное время интегрирования j и)Шр1лш- реальная частота колебаний подвижного затвора 5; ли)- отклонение реальной частоты колебаний подвижного затвора 5 от расчетного. Величина отклонения Т машинного времени интегрирования сигнала от реального вырабатываемого в блоке управления 8 еи лТ Т(1 - -) (2 Блок 7 управления измеряет реаль.ную частоту колебаний подвижного затвора 5 и вырабатывает управляющие сигналы для синхронного фильтра 4. Выделение переменной составляющей сигнала с ионизационного манометра 1 от постоянной составляющей, обусловленного остаточной атмосферой в его рабочем объеме и, от шумов, обусловленных внешними воздействиями (пульсации напряжений питания, электромаг нитные поля и т.д.) , производится следующим образом. Ширина пропускания фильтра 3 выбирается из условия 2 UJp Wg 7/ Шр + ДШ , где Wg - верхняя частота пропускания фильтра 3. Ограничение в левой части неравенства (3), вытекает из того,что частотная характеристика синхронного фильтра 4 гребенчатая, т.е. повторяется с кратностью noup. Таким образом, фильтр 3 п-юпускает переменную составляющую сигнала с ионизационного манометра 1 без погрешности, обусловленной недостаточной шириной амплитудно-частотной характеристики фильтра 3. Синхронный фильтр4 производит дальнейшее увеличение отношения сигнал/шум. Для этого его полоса пропускания выбирается узкой аи)сф«4Шф,(4) где иоф - полоса пропускания фильтра 3 . Ввиду того, что частота настройки синхронного фильтра 4 определяется частотой управляющих сигналов, подаваемых на его управляющий вход с блока 7 управления, которая задается реальной частотой колебания подвижного затвора 5, ш. постоянно отслеживает частоту сигналов tOf. , подаваемых на вход синхронного фильтра 4, т.е. постоянно соблюдается условие М:ф с(5) Таким образом, полезный сигнал через синхронный фильтр 4 проходит без погрешности, обусловленной несовпг дением частоты настройки фильтра и частот полезного сигнала. В предлагаемом устройстве увеличивается точность измерения толщины пленки- при напылении на подложку, так как увеличивается точность вы-деления измеряемого сигнала за счет возможности значительного сужения полосы пропускания системы фильтрации сигнала. Это позволяет увеличить точность воспроизведения заданных свойств пленки при применении в системах контроля и регулирования технологических процессов из- . готовления тонкопленочных элементов. Формула изобретения Устройство измерения толщины тонких пленок по авт. св. №.870917, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено синхронным фильтром и блоком управления синхронным фильтром, первый вход синхронного фильтра подключен к выходу фильтра, а второй управляющий вход - .к выходу блока управления синхронного фильтра, вход которого соединен с подвижным затвором, а выход синхронного фильтра подключен к входу усилителя, управляемого своим блоком управления, соединенным с подвижным затвором. Источники информации, принятие во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 870917,кл. G 01 В 7/06/ 1979 (прототип).