Патент ссср 411294
!ОС rpi.> т !<о-,СПИ АНИЕ
ИЗОБРЕТГК ИЯ
Союз Соеетскк1т
Социалистических
РЕСт1УблиК
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ЗВВисимое От аВт. сВидетел! стВя №
М. Кл. G Olb 9/02
G 0lb 11/06
Заявлено 15.Х11.1971 (№ 1724775 25-28) с присоедине;шем заявки №
Государствеиив1й иамитвт
Совета Министров СССР
lI0 ДЕЛам ИЭООРЕТЕИИй и Отирытии
Приоритет
УДК 531.715.1(088.8) 1 Опубликовано 15.1,1974, Бюллетень № 2
j Дата опубликования описания 17Х.!974
Авторы изобретения
Д. T. Пуряев, Т. Д, Савостин, А. Л. Кривовяз, А. Г. Кавказский, В. Г. Крючков и В. М. Бутенко
Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. H. Э. Баумана
Заявитель
ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ
ПРОЗРАЧНЫХ И НЕПРОЗРАЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
В ПРОЦЕССЕ НАНЕСЕНИЯ ИХ В ВАКУУМЕ
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности, для контроля толщины прозрачных и непрозрачных веществ в процессе нанесения их в вакууме.
Известен интерферометр для контроля толщины слоев прозрачных и непрозрачных веществ в процессе нанесения их в вакууме, содержащий осветительную, эталонную, рабочую и регистрирующую ветви, каждая из которых имеет объектив, призменный блок, состоящий из двух призм Дове, соединенны.< гипотенузными гранями, одна из которых имеет полупрозрачное зеркальное покрытие, и контрольную пластинку, располагаемую в эталонной и рабочей ветвях.
Однако настройка известного интерферометра на получение в плоскости экрана интерференционных колец или полос производится в процессе изготовления и склейки призм блока, является постоянной и не позволяет в процессе контроля обратной перенастройки, а также регулирования ширины интерференционной полосы. Кроме того, призмепный блок имеет несимметричную конструкцию и уравнивание возникающей при этом разности хола происходит за счет изменения толщины прямоугольной призмы, которая рассчитывается для монохром атичсского источника света определенной длины волны. В случае же применения источника света невысокой монохроматичности или монохроматического, но с другой длиной волны, из условия получения контрастной интерференционной картины, необходи:1о заменять призменный блок.
С целью повышения точности, надежности контроля, возможности регулирования ширины интерференционных полос, а также исключения перенастройки интерферо.,1етря при ис10 пользовании источников светя невысокой монохроматичности в осветительной ветви В предлагаемом интерфсрометре гризмс11иый блок установлен тяк, что плоскость соедипсH оптические ocil oбъcкTиi3013
15 ветвей параллельны между собой и перпендикулярны рабочей плоскости контрольнои плястиш<и. Кроме того. 1штер<33ер! метр сиябскс.i устройством для наклоня призменного блока относительно осп, проходящей черсз це!пр
20 блока IIQplicll iHI< 15I13lIo п,1oci
25 11". чертеже показана при!и,ипияльll;i —, схем я предложенного и1п ср фс ром стр я.
Интерферометр содс13:кит исто EEIEIE< 1 светл, све!Офильтр 2, точе шую диафрагму 3, экряиирующую диафрагму 11 плос;опяраллсльную
30 пластинку 5) Объе1:тив G Освс E EITcëûlOEE Вст411294
6» ви, призменный блок 7, состоящий из двух склеенных призм Довэ, обективы 8 эталонной и рабочей ветвей, плоскопараллельную пластинку 9, опорное кольцо 10, экранирующее устройство 11, контрольную пл ас ишку 12, объектив регистрирующей ве: ви 13, коллек-ивную линзу 14 зеркало 15, щелевую диафрагму 16, регистрирующее устройство 17.
Детали 13 — 7 образуют регистрирующую ветвь интерферометра. Детали 1 — 6 образуют осветительную ветвь интерферометра. Рабочая ветвь состсит из одной призмы Довэ блока 7, объектива 8 и неболыпого участка контрольной пластинки 12, па который происходит нанесение вещества (точка Л) . Эталонная ветвь абсолютно идентична рабочей и расположена симмстрич,о сй, лишь участок контрольной пластинки свободен от нанесения вещества (точка Б) . Это достигается благодаря действию экрана 11.
Работает предлагаемьш интерферометр следующим образом.
При отсутствии наносимого вещества оптические лучи в эталонной и рабочей ветвях постоянны, и в плоскости регистрирующего устройства 17 возникает интерференциопная картина в виде колец. При нанесении вещества на участок контрольной пластинки в рабочей ветви происходит изменение разности хода в ветвях иптерферометра, что вызовет изменение освещенности в центре интерференционной картины. При изменении расстояния вдоль оси между когерентными источниками, расположенными вблизи заднего фокуса объектива
13, на величину 0,5 7. (Х вЂ” длина волны света, используемого в интерферометре), освещенность в центре интерференционной картины изменится на противоположную, т. е. темное пятно будет светлым (или наоборот) . Число изменений освещенности в центре интерференционной картины, соответствующее толщине непрозрачного слоя, равно
N= — —, л
Очевидно, что минимальная толщина непрозрачного слоя, которая еще может быть измерена, равна л пи и—
Для контроля прозрачных слоев на контрольную пластинку предварительно наносится отражающий слой, при этом необходимо учесть показатель преломления вещества слоя.
Диапазон измерения толщин зависит от монохроматичности источника света и в случае применения оптического квантового генератора практически не ограничен.
Одна и та же кон-.рольная пластинка может использоваться многократно путем поворота в своей плоскости на неболыцой угол перед началом работы.
Призменный блок 7 изготовлен из;.,вух призм Дове, соединенных гипотепузными гра5
Д
\75
30 . 35 !
55 нями, одна из которых имеет полупрозрачное зеркальное покрытие. Он установлен так, что плоскость соединения призм и оптические оси объективов параллельны между собой и перпендикулярны плоскости контрольной пластинки. Кроме того, призменный блок снабжен устройством для наклона его вокруг оси, проходящей через его центр и перпендикулярной плоскости оптических осей объективов (точка 0) . Это обеспечивает выведение интерференционной картины II3 кольца или полосы в процессе работы, а также регулирование ширины интерферепционных полос, необходимое для автоматизации процесса регистрации.
Рабочая и эталонная ветви интерферометра расположены близко друг к другу, симметричны относительно плоскости соединения призм блока и имеют совершенно одинаковую конструкцию. Это позволяет применять источники света невысокой монохроматичности и с различными длинами волн без каких-либо перенастроек прибора.
Кроме того, влияние вибраций, температуры и других внешних факторов вызывает одинаковые изменения в обоих ветвях, т. е. интерферометр относится к типу нерасстраивающихся приборов.
Процесс контроля сводится к регистрации числа изменений освещенности в центре интерференционной картины при настройке интерферометра на кольца или к подсчету интерференционных полос, перемещающихся относительно неподвижной диафрагмы 16, расположенной перед регистрирующим устройством при настройке его на полосы. Это дает возможность непрерывно контролировать толщину наносимых слоев с высокой точностью и в широком диапазоне.
Лучи света между объективами 8 и призменным блоком 7 идут параллельно между собой. Это позволило детали 8 — 12 объедипить в отдельный узел, проверить его на оптической скамье, а затем установить в корпусе прибора. Детали 5, б, 7 и 13 также объединены в отдельный узел, который проверен на оптической скамье и установлен в корпусе прибора. Такое конструктивное выполнение двух наиболее важных узлов значительно облегчает юстировку прибора, а в случае необходимого изменения точности измерения дает возможность быстро заменить второй узел полностью. Это обеспечивает при определенном дополнительном наборе таких узлов использование данного интерферометра для очеш. широких целей.
Предмет изобретения
1. Интерферометр для контроля толщины слоев прозрачных и непрозрачных веществ в процессе нанесения их в вакууме, содержащий осветительную, эталонную, рабочую и регистрирующую ветви, ка7кдая из которых имеет объектив, призмепцый блок, состоящий из двух призм Дове, соединенных гипотенузныТехред Е. Борисова
Редактор М, Макарова
Корректор M. Аейзерман
3ai Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-35, Раугпская иаб., д. 4. 5 Типография, пр. Сапунова, 2 ми гранями, одна из которых имеет полупрозрачное зеркальное покрытие, и контрольную пластинку, располагаемую в эталонной и рабочей ветвях, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, призменный блок установлен так, «Io плоскость соединения его призм и оптические оси объективов ветвей параллельнь", между собой и перпендикулярны рабочей плоскости контрольной пластинки. 2. Интерферометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования ширины интерферепционных полос, он снабжен устройство 3. Интерферометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью исключения перенастройки интсрферометра при использовании источников света невысокой монохроматичности 10 в осветительной ветви, рабочая и эталонная ветви расположены симметрично относительно плоскости соединения призм блока и выполнены одинаково.
