Способ измерения тонких прозрачных и полупрозрачных слоев

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения толщины тонких прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на диффузно-отражающие поверхности , в частности, при контроле толщины защитного слоя печатных плат. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности измерения толщины слоев, нанесенных на диффузно-отражающие поверхности. Исследуемая поверхность 1 расположена на предметном столике 2 таким образом, чтобы измеряемый слой был обращен к объективу 3 оптического устройства. Исследуемая поверхность 1 должна быть расположена в поле зрения оптического устройства 3. Наводка на резкость осуществляется устройством 4. Источник 5 входит в оптическое устройство, телевизионная приемная камера б расположена на выходе оптического устройства, изображение передается на экран монитора 7 с помощью пульта управления 8 через блок питания устройства 9. Оптическая схема устройства 4 представляет собой интерферометр Майкельсона. 1 ил. w Ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 6 01 В 21/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° ° ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4854692/28 (22) 19;07.90 (46) 30.07.92. E ion. hb 40 (71) Научно-исследовательский институт мехаиики и физики при Саратовском государ, ственном университете (72} Д.A.Óñàíîâ, О.H.Êóðåíêîâà, А,B.Cêðèпаль и В.Б.Феклистов (56) Патент США

М 4776695, кл, 6 01 8 21/16, 1987.

Приборы и техника эксперимента, 1982, N- .2, с 195. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ТОНКИХ ПРОЗРАЧНЫХ И ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ СЛОЕВ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может. быть использовано для измерения толщины тонких прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на диффузно-отражающие поверх„„ Ц„„1772627 А1

2 ности,,в частности., при контроле толщины защитного слоя печатных плат. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения воэможности измерейия толщины слоев, нанесенных надиффузно-отражающие поверхности, Исследуемая поверхность 1 расположена на предметном столике 2 таким образом, чтобы измеряемый слой был обращен к объективу

3 оптического устройства. Исследуемая поверхность 1 должна быть расположена в поле зрения оптического устройства 3.

Наводка на резкость осуществляется устройством 4. Источник 5 входит в оптическое устройство. телевизионная приемная камера 6 расположена на выходе оптического устройства. изображение передается на экран монитора 7 с помощью пульта управления 8 через блок питания устройства 9.

Оптическая схема устройства 4 представляет собой интерфераметр Майкельсона. 1 ил.

1772627 локальной области пленки и применимтоль- 25

40

Изобретение относится к области измегительной техники и может быть использовано для измерения толщины тонких прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на диффузно отражающие поверхности, в частности при контроле толщины защитного слоя печатных плат.

Известен способ и устройство для измерения толщины пленок, в котором пучок свете через волоконно-оптическую систему направляют на исследуемую поверхности пленки. Сигналы в виде пучков отраженных верхней и нижней поверхностями пленки, преобразуются в цифровую форму, В системе используется цепь синхронизации, сканирующий монохроматор с вращающейся дифракционной решеткой, устройство снятия данных, при этом достигается анализ постоянной части видимого спектра, отраженного от пленки. В рассмотренном методе возможно достижение достаточно высокой точности измерения толщины, при наличии точной измерительной аппаратуры. Способ позволяет измерять толщину в ко при нанесении пленок только на зеркально отражающие поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения толщины прозрачных и полупрозрачных пленок, в котором при фокусировке микроинтерферометра на край прозрачной или полупрозрачной пленки, кроме увеличенного изображения поверхности, одновременно наблюдаются три системы интерференционных полос в белом свете, которые получены при отражений от поверхности пленки, от чистой подложки и светом, отраженным от подложки и прошедшим через пленку. По смещению интерференционных полос определяют толщину пленки. Способ позволяет измерять толщину пленок в диапазоне 0,3-50 мкм. Погрешность определяется точностью измерения расстояния между интерфервнционными полосами и составляет 1 мкм для толщины более 10 мкм Рассмотренный. способ применим при исследовании пленок.при наличии резкой границы пленка-подложка и не позволяет измерять толщину слоев нанесенных на диффузно отражающие поверхности, Целью изобретения является обеспечение возможности измерения толщины слоев, нанесенных на диффузно отражающие поверхности.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения толщины тонких прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на отражающие поверхности, включающем создание с помощью оптиче5

20 ской системы увеличенного изображения поверхности и системы интерференционных полос, одновременно с увеличенным изображением проектируют на экране монитора изображение визирной метки оптической системы, наблюдают ее резкое изображение и фиксируют его положение на экране монитора, изменяют расстояние между оптической системой и поверхностью до получения на экране системы интерференционных полос и по величине смещения определяют толщину слоя.

Пределы изменения толщины определяются пределами перемещения визирной метки по площади экрана монитора, которые связаны с пределами перемещения устройства наводки на резкость и увеличением. оптической системы.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства, реализующего предложенный способ измерения толщины прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на отражающие поверхности, Устройство содержит предметный столик I, на котором располагается исследуемая поверхность 2, оптический блок 3, механизм 4 наводки на резкость с визирной меткой, 5.— источник освещения, 6 — приемная телевизионная камера, монитор 7, пульт

8 управления, блок 9 питания устройства.

Исследуемая поверхность 1 расположена на предметном столике 2 таким образом, чтобы измеряемый слой был обращен к объективуЗ оптического устройства,. Исследуе-. мая Поверхность 1 должна быть расположена в поле зрения оптического устройства 3. Наводка на резкость осуществляется устройством 4. Источник освещения

5 входит в оптическое устройство, телевизионная приемная камера 6 расположена на выходе оптического устройства, изображение передается на экран монитора 7 с помощью пульта управления 8 через блох питания устройства 9. Оптическая схема устройства 4 представляет собой интерферометр Майкельаона.

Способ осуществляется следующим образом.

8 поле зрения оптического устройства 3 устанавливают на предметном столике 2 исследуемую поверхность 1, включают источник освещения 5, блок питания 9 и ульт управления устройства 8. С помощью устройство наводки на резкость 4 перемещают оптическое устройство до получения на эк ране монитора.7 резкого иэображения исследуемой пове(иности и визирной метки, механически связанной с устройством наводки на резкость 4. Нажатием соответству1772627

Составитель О,Куренкова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 3838 Тираж . - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 ющих клавиш пульта управления 8 блока питания 9 перемещают светящийся визир на экране монитора 7 до совмещения с изображением визирной метки. Для получения на экране монитора подвижного светящего- 5 ся визира использовано устройство, состоящее иэ кварцевого генератора, делителя частоты, опорного двоичного 9 — разрядного счетчика и двух реверсивных счетчиков, которое сравнивает код опорного счетчика с 10 кодами счетчиков визиров. При изменении кода счетчика визира, точка совпадения кодов меняет свое положение на строке, т.е. переключением счетчика визира на сложение или вычитание осуществляется реверс 15.визира на экране монитора при касании оператора клавиш сенсор-датчиков этой системы. Затем с помощью устройства 4 получают на экране монитора 7 изображение . системы интерференционных полос, что со- 20 ответствует резкому изображению передней поверхности слоя,. вновь совмещают светящийся визир с визирной меткой. Измеренное значение перемещения визирной метки индуцируется в верхней части экрана 25 монитора 7. что соответствует значению.измеряемой толщины слоя.

Предлагаемым методом были измерены значения толщины лакового покрытия печатных плат в диапазоне 10-1000.мкм для 30 следующих типов покрытий: ЭП 9114 по

0СТ-6 — 10-439 — 79 (состав: ксилол, эпоксидная смола, ЭД-20, аддукт ИМЭП-1) УР 231 по

Т: У6-10-863-84, КТ-102, КТ-65.

Измеренные значения толщины по- 35 крытия для слоев ЭП 9117-17-45 мкм; для слоев УР+ 231 — 85-140 мхм; для слоев

КТ-102 -50 — 80 мкм.

Точность измерений 107.

Предлагаемый способ позволяет изме- 40 рять толщину. тонких слоев на диффуэно отражающих поверхностях, в отличие от известных интерференционных методов измерений толщины слоев на зеркально отра45 жающих поверхностях, так как положение задней поверхности пленки (диффузно отражающей поверхности) фиксируется порезкому изображению визирной метки, а совмещение изображения визирной метки с изображением передней поверхности слоя, контролируется одновременным наблюдением системы интерференционных полос и резкого изображения визирной метки. Это поаволяет измерять толщину слоя на диффузно отражающих поверхностях. по величине перемещения изображейия визирной метки, при.этом-точность метода возрастает по сравнению с известными методами определения толщины при .последовательном получении. резкого изображения каждой из поверхностей слое, т.к. в предлагаемом способе фиксируется два последовательных положения одного объекта — визирной метки, Формула:изобретения

Способ измерения толщины тонких прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на отражающие. поверхности, включающий. создание с: помощью оптической системы увеличенного иэображения поверхности к системы интерференционных полос, отличающийся тем, что с целью расширения:области применения аа счет обеспечения возможности э мерения толщины слоев. нанесенных на диффузно отражающие поверхности, одновременно с увеличейным изображением поверхности . проецируют в плоскость анализа изображение визирной метки. оптической системы, фиксируют ее резкое из6бражение, регистрируют его положение на плоскости анализа, изменяют расстояние между оптической системой и поверхностью до получения си-стемы интерфервнционных полос и Ао величине смещения положения изображения визирной метки определяют толщину слоя.