Способ измерения толщины покрытий

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1У БЛИН (594 С 01 В 15 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblT14A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° ив (21) 3324472/25-28 (22) 31.07.81 (46) 23.10.86. Бюл. 11- 39 (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А.А.Жданова (72) А.СЛулаков, В.А.Фомичев, В.Ф.Вакорин и А.Сас (HU) (53) 53 1;717.11(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 397748, кл. G 01 В 15/02, 1971.

2. Anderson С.А. The Electron

Microprobe. Eds Mckinley, Hein.rich, Mittry, Milley, N-Y, 1966, .р. 581.

SU. 1265475 А1 (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛ1ЦИНЫ

ПОКРЫТИЙ, заключающийся в том, что подложку с покрытием облучают моноэнергетическим пучком электронов, регистрируют спектр характеристического излучения и определяют толщину покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, изменяют энергию моно" энергетического пучка электронов, регистрируют характеристическое излучение в области ультрамягкого спектра подложки, а толщину покрытия определяют по величине энергии электронов, при которой появляется д спектр излучения подложки.

5475 2 пример определения реальной толщины покрытия.

Устройство включает источник 1 моноэнергетических электронов, на5 правленных на контролируемое покрытие 2, нанесенное на подложку 3, детектор-анализатор 4 рентгеновского излучения с регистратором 5.

Устройство работает следующим образом.

Ультрамягкое характеристическое рентгеновское излучение, вызванное моноэнергетическими электронами источника 1 в подложке 3, пройдя через

15 покрытие 2, попадает в детектор-анализатор 4, преобразуется и попадает в регистратор 5. Энергию пучка моноэнергетических электронов источника 1 изменяют, увеличивая до появления

20 ультрамягкого рентгеновского характеристического спектра материала подложки, а толщину покрытия вычисляют по формуле

30

Недостатком известного способа является низкая чувствительность иэ-за методических сложностей проведения измерений и, в первую очередь, необходимости параллельного измерения и сравнения интенсивности излучения массивного образца вещества покрытия (который не всегда возможно приготовить) с интенсивностью излучения исследуемого объекта.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения толщины покрытий, заключающемуся в том, что подложку с покрытием об" лучают моноэнергетическим пучком электронов, регистрируют спектр характеристического излучения и определяют толщину покрытия, изменяют энергию моноэнергетического пучка электронов, регистрируют характеристическое излучение в области ультрамягкого спектра подложки, а толщину покрытия определяют по величине энергии электронов, при которой появляется спектр излучения подложки.

На фиг. 1 показан пример реализации предлагаемого способа; на фиг.2K.n, À;Z;

А ю (2) 45

1 126

Изобретение относится к контролБ= " но-измерительной технике и может быть использовано при контроле и измерении толщин покрытий без разрушения материалов с помощью проникающего излучения, в частности с помощью потоков электронов. и рентгеновских лучей.

Известен способ контроля толщины изделий и покрытий, основанный на измерении отраженных и дискриминированных по энергии электронов при облучении покрытия моноэнергетическим пучком электронов И .

Способ обладает невысокой чувствительностью, так как энергетический интервал выбирают в зависимости от соотношения эффективных атомных номеров подложки и покрытия, а энергию падающего пучка электронов — в зависимости от толщины покрытия, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ измерения толщины покрытий, заключающийся в том, что подложку с покрытием облучают моноэнергетическим пучком электронов, регистрируют спектрхарак-" теристического излучения и определяют толщину покрытия t2j .

И=К--E

А и (1)

pZ -" где К и и — постоянные коэффициенты, зависящие от величины Е

0 У

h - толщина покрытия, см;

p — плотность вещества, г/см ;

А — атомный вес вещества покрытия;

Z — - атомный номер вещества по" крытия, Š— энергия электронного пучо

35 ка в кэВ, при которой появляется характеристическое ультрамягкое рентгеновское излучение подложки

В случае многокомпонентного состава покрытия А и Еэ вычисля rc< по формулам

Xn, А;Е; (3) эзар 2-и;А; где п;, А; н Е; — число, атомный вес и атомный номер атома, входящего в состав покрытия.

Для всех веществ — — меняется

А э ю

z слабо от 2 до 2, б.

При исследовании многослойных покрытий каждый последующий после верх, него слоя служит как бы подложкой предыдущему, и его толщина может

1265475

Х1

Ig д.:7

Составитель В. Парнасов

Редактор И.Шулла Техред И.Попович Корректор Л.Патай

Заказ 5648)32 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 оцениваться по приведенной формуле (1) за вычетом энергии электронного пучка, при котором появился спектр характеристического излучения предыдущего слоя. 5

На фиг. 2 показано получение значений энергии электронов Е для определения по формуле (1) толщины слоя окисла алюминия на алюминии для трех образцов с разной толщиной покрытия.

Измерения предлагаемым способом дали .значения толщин окисла ЗОА (результаты измерения экстраполированы прямой А), 38 Х (прямая B) и 43А (пря-. мая Б). f5

Предлагаемый способ повышает чувствительность за счет того, что каждое вещество имеет только ему присущий и известный характеристический ультрамягкий рентгеновский спектр и может быть опознано. Это дает возможность контроля как покрытия, так и подложки, При контроле толщины покрытий предлагаемым способом технологически удобно выбрать и зафиксировать энергию электронного пучка такиМ образом, чтобы он заведомо простреливал покрытие, толщина которого кон гролируется . Регистрируя и сравнивая интенсивности.характеристических линий покрытия и подложки, можно быстро регистрировать очень тонкие изменения толщины покрытия от образца к образцу.