Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения толщины покрытий оптическими методами. Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем одновременного определения толп;ины, показателя преломления пленки и остаточных напряжений в ней. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство введены лазер 11, светоделитель 12, опорное зеркало 13 и система 14 регистрации интерференционной картины , образующие со свободным краем подложки 2 с пленкой, размещенной в камере 10 травления консольно, интерферометр Майкельсона 2 з.п ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4 С 01 В 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4184491/25-28 (22) 23.01.87 (46) 23.05,88. Вюл. Р 19 (75) M.JI ° Трунов и 10.В. Гвардионов (53) 531.781.2(088,8) (56) Патент ФРГ Р 2448294, кл. G 01 В 11/06, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

И ПОКАЗАТБИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПЛЕНКИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения толщины покрытий оптическими методами. Целью иэобретеÄÄSUÄÄ 1397722 А1 ния является расширение технологических возможностей путем одновременного определения толщины, показателя преломления пленки и остаточных напряжений в ней. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство введены лазер 11, светоделитель

12, опорное зеркало 13 и система 14 регистрации интерференционной картины, образующие со свободным краем подложки 2 с пленкой, размещенной в камере 10 травления консольно, интерферометр Майкельсона, 2 з.п, ф-лы, 1 ил °

1397722

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения толщины покрытий оптическими методами.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем одновременного определения толщины, показатели преломления пленки и остаточных напряжений в ней. 10

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения толщины и показателя преломления пленки.

Устройство содержит лазер 1, подложку 2 для пленки, систему зеркал

3-5, обеспечивающую формирование двух лучей света, падающих на подложку 2 с пленкой под разными углами, систему 6-9 регистрации отраженного от подложки 2 с пленкой излучения, камеру 10 травления с регулируемым уровнем травителя, лазер 11, светоделитель 12, опорное зеркало 13 и систему 14 регистрации интерференционной картины. Элементы 11-14 раз- 25 мещены по схеме интерферометра Майкельсона, в котором вместо зеркала, размещенного в измерительном плече, использован свободный край подложки

2, которая консольно закреплена в ка- 30 мере 10 травления так, что лучи света, падающие на подложку под разными углами, сходятся на ней вблизи точки закрепления.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от лазера 1 с помощью системы зеркал 3-5 преобразуется в два луча света, падающие под разными 40 углами на подложку 2 с пленкой вблизи места ее крепления в камере 10 травления. Отраженное от пленки излучение попадает в систему 6-9 регистрации отраженного от подложки 2

«45 с пленкой излучения и зарегистрированные сигналы фиксируются на самописце.

Одновременно с этим излучение от лазера 11 интерферометра Майкельсона подается на светоделитель 12, где оасшепляется на два пучка, один иэ 50 которых направляется на опорное зеркало

13 интерферометра Майкельсона, а другой — на свободный край подложки

2 с пленкой, расположенной консольно в камере 10 травления. Отраженные от опорного зеркала 13 и подложки 2 с пленкой пучки совмещаются в плоскости системы 14 регистрации интерференционнои картины, где они интерферируют.

При стравливании пленки с подложки 2 получают информацию о толщине, показателе преломления и распределении напряжений по толщине пленки, Для распределения напряжений по толщине пленки справедлива формула

1 Ео d . df

G(t)

2 2(1 p)

3 где К, — модуль Юнга для подложки 2; — коэффициент Пуассона для подложки;

t u d — толщина пленкии подложки 2 соответственно, — деформация (прогиб) подложки 2

Р— длина деформируемой части подложки 2.

df

Производная -- определяется чисdt ленным или графическим дифференцированием деформационной кривой.

Толщину пленки t и ее показатель преломления и определяют по формулам (н, -1/2) %

t и

2,) и - в 2 и ьи

Н -1/2 ш

Ъ = — -- — I=1,2, Н =K + — 2

Н-1/2 L; где ; — углы падения лучей на подложку с пленкой;

К; — количество минимумов интерференционной кривой;

m /L; — дробная часть минимума, рав-. ная отношению остатка интерференционной кривой к периоду между ее последними двумя минимумами; — длина волны излучения лазера.

Формула и з обретения

1. Устройство для измерения толщины и показателя преломления пленки, содержащее первый лазер, подложку, пленки, систему зеркал, обеспечивающую формирование двух лучей света, падающих на подложку с пленкой под разными углами, и систему регистрации отраженного от подложки с пленкой излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено

139

ЯаКсЯ +О

10 где S — расстояние между опорным зеркалом и мнимым иэображением свободного края подложки с пленкой;

8 — прогиб свободного края подложки с пленкой.

2 ° Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что опорное

Составитель В.Костюченко

Техред А.Кравчук

Редактор Н,Гереши

Корректор Г.Решетник

Заказ 2261/38

Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 камерой травления с регулируемым уровнем травителя, вторым лазером, светоделителем, опорным зеркалом и системой регистрации интерференционной картины, размещенными по схеме интерферометра Майкельсона, в ко» тором вместо зеркала, размещенного в измерительном плече, использован свободный край подложки, которая консольно закреплена в камере травления так, чтобы лучи света, падающие на подложку под разными углами, сходились на ней вблизи точки закрепления.

7722 зеркало выполнено в виде вогнутого сферического отражателя °

З..Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, опорное зеркало выполнено с радиусом

R кривизны, удовлетворяющим соотношению