Способ измерения тонких прозрачных и полупрозрачных слоев

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 72627 А 1 19 01 В 21/О Я Е ИЗОБ ПИСА ТВУ ЕТ ОРСКОМУ институт ме ком государ а, А,В.Скри 987.мента, 1982 И ЫХ Я ТОЛЩИНЫИ ПОЛУ- я к области измет. быть использоолщины тонких чных слоев, нанежвющие поверхГОСУДАРСТВЕЙНЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКР ЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательскийхаиики и физики при Саратовс(56) Патент СШАМ 4776695, кл, 6 01 В 21/16, 1Приборы и техника эксперй.:2, с 195,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНТОНКИХ ПРОЗРАЧНПРОЗРАЧНЫХ СЛОЕВ(57) Изобретение относитсрительной техники и можевано для измерения тпрозрачных и полупроэрасенных на диффузно-отра 2 ностив 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 эк- а ран монитора 7 с помощью пульта управления 8 через блок питания устройства 9. Оптическая схема устройства 4 представляет собой интерферометр Майкельсона. 1 ил. Р МееИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения толщины тонкихпрозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на диффузно отражающие поверхности, в частности при контроле толщинызащитного слоя печатных плат.Известен способ и устройство для измерения толщины пленок, в котором пучок света через волоконно-оптическую системунаправляют на исследуемую поверхностипленки. Сигналы в виде пучков отраженныхверхней и нижней поверхностями пленки,преобразуются в цифровую Форму, В системе используется цепь синхронизации, сканирующий монохроматор с вращающейсядифракционной решеткой, устройство снятия данных, при этом достигается анализпостоянной части видимого спектра, отраженного от пленки, В рассмотренном методе возможно достижение достаточновысокой точности измерения толщины, приналичии точной измерительной аппарату.ры, Способ позволяет измерять толщину влокальной области пленки и применимтолько при нанесении пленок только на зеркально отражающие поверхности.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения толщины прозрачных и полупрозрачных пленок, в которомпри фокусировке микроинтерферометра накрай прозрачной или полупрозрачной пленки, кроме увеличенного иэображения поверхности, одновременно наблюдаются трисистемы интерференционных полос в беломсвете, которые получены при отражении отповерхности пленки, от чистой подложки исветом, отраженным от подложки и прошедшим через пленку. По смещению интерференционных полос определяют толщинупленки, Способ позволяет измерять толщину пленок в диапазоне 0,3-50 мкм, Погрешность определяется точностью измерениярасстояния между интерференционнымиполосами и составляет 1 мкм для толщиныболее 10 мкм Рассмотренный. способ применим при исследовании пленок.при наличии резкой границы пленка-подложка и непозволяет измерять толщину слоев нанесенных на диффузно отражающие поверхности,Целью изобретения является обеспечение возможности измерения толщины слоев, нанесенных на диффузно отражающиеповерхности,Указанная цель достигается тем, что вспособе измерения толщины тонких прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесен"ных на отражающие поверхности,включающем создание с помощью оптической системы увеличенного изображенияповерхности и системы интерференционных полос, одновременно с увеличеннымизображением проектируют на экране мо 5 нитора изображение визирной метки оптической системы, наблюдают ее резкоеизображение и фиксируют его положениена экране монитора, изменяют расстояниемежду оптической системой и поверхно 10 стью до получения на экране системы интерференционных полос и по величинесмещения определяют толщину слоя.Пределы изменения толщины определяются пределами перемещения визирной15 метки по площади экрана монитора, которые связаны с пределами перемещения устройства наводки на резкость иувеличением. оптической системы.Изобретение поясняется чертежом, на20 котором представлена схема устройства,реализующего предложенный способ измерения толщины прозрачных и полупрозрачных слоев, нанесенных на отражающиеповерхности,25 Устройство содержит предметный столик 1, на котором располагается исследуемая поверхность 2, оптический блок 3,механизм 4 наводки на резкость с визирнойметкой, Б - источник освещения, 6 - прием 30 ная телевизионная камера, монитор 7, пульт8 управления, блок 9 питания устройства,Исследуемая поверхность 1 расположена на Предметном столике 2 таким образом,чтобы измеряемый слой был обращен к обь 35 ективуЗ оптического устройства,. Исследуе-.мая поверхность 1 должна бытьрасположена в поле зрения оптического устройства 3. Наводка на резкость осуществляется устройством 4. Источник освещения40 5 входит в оптическое устройство, телевизионная приемная камера 6 расположена навыхода оптического устройства, изображение передается на экран монитора 7 с помощью пульта управления 8 через блох45 питания устройства 9. Оптичесая схема устройства 4 представляет собой интерферометр Майкельаона.Способ осуществляется следующим образом,50 В поле эрейия оптического устройства 3устанавливают на предметном столике 2 исследуемую поверхность 1, включают источник освещения 5, блок питания 9 и пультуправления устройства 8. С помощью уст 55 ройство наводки на резкость 4 перемещаютоптическое устройство до получения на экране монитора.7 резкого иэображения исследуемой поверхности и визирной метки,механически связанной с устройством наводки на резкость 4, Нажатием соответству1772627 жающих поверхностях, так как положение задней поверхности пленки (диффузно отражающей поверхности) Фиксируется по резкому 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 позволяет измерять толщину слоя на дифФузно отражающих поверхностях; по величине перемещения иэображейия визирной метки, при.этом точность метода возрастает по сравнению с известными методами ойределения толщины при .последовательном получении. резкого изображения каждой из поверхностей слое, т.к. в предлагаемом способе фиксируется два последовательных положения одного объекта - визирной метки,Составитель О,КуренковаТехред М.Моргентал Корректор С.Патрушева Редактор Заказ 3838 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 ющих клавиш пульта управления 8 блокапитания 9 перемещают светящийся визирна экране монитора 7 до совмещения с изображением визирной метки. Для полученияна экране монитора подвижного светящегося визира использовано устройство, состоящее иэ кварцевого генератора, делителячастоты, опорного двоичного 9 - разрядногосчетчика и двух реверсивных счетчиков, которое сравнивает код опорного счетчика с 10кодами счетчиков визиров, При изменениикода счетчика визира, точка совпадения кодов меняет свое положение на строке, т.е.переключением счетчика визира на сложение или вычитание осуществляется реверс 15визира на экране монитора при касанииоператора клавиш сенсор-датчиков этой системы. Затем с помощью устройства 4 получают на экране монитора 7 изображение .системы интерференционных полос, что соответствует резкому изображению передней поверхности слоя,. вновь совмещаютсветящийся визир с визирной меткой. Измеренное значение перемещения визирнойметки индуцируется в верхней части экрана 25монитора 7, что соответствует значению.измеряемой толщины слоя.Предлагаемым методом были измеренызначения толщины лакового покрытия печатных плат в диапазоне 10-1000.мкм для 30следующих типов покрытий; ЭП 9114 поОСТ- 10-439 - 79 (состав: ксилол, эпоксидная смола, ЭД, аддукт ИМЭП) УР 231 поТ У 6-10-863-84, КТ, КТ,Измеренные значения толщины покрытия для слоев ЭП 9117-17-45 мкм; дляслоев УР+ 231 - 85-140 мам; для слоевКТ-50 - 80 мкм.Точность измерений 10,Предлагаемый способ позволяет измерять толщину. тонких слоев на диффуэно отражающих поверхностях, в отличие отизвестных интерференционных методов измерений толщины слоев на зеркально отра 45 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью расширения:области применения аа счет обеспечения возможности эрмерения толщины слоев, нанесенных на диффузно отражзющие поверхности, одновременно с увеличейным изображением поверхности . проецируют в плоскость анализа изображение визирной метки. оптической системы, Фиксируют ее резкое изображейие, регистрирует его положение на плоскости анализа, изменяют расстояние между оптической системой и поверхностью до получения системы интерФеренционных полос и по величине смещения положения изображения визирной метки определяют толщину слоя,