Способ измерения толщины слоя и устройство для его осуществления

ОПИСАНИИИЗОЮРЕТЕН ИЯАВТОРСКОМУ С 8 ДИИЛВУ Союа Советск якСоциалистическихРеспубямн па 872955(5)М. Кд. 6 01 В 11/06 9 вуаераюю 4 имятвт СССР аф далем яэвбрвеай н ййфйпайДата фаубаиюаания описания 17, 10,81(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИИзобретение относится к измери"тельной технике в приборостроении,преимущественно электровакуумном, иможет быть использовано при измерении толщины слоев, наносимых на прозрачную подложку, например, при из- фготовлении мишеней передающих телевизионных трубок. Качество мишенейво многом определяется толщиной нанесенного слоя.Известен способ неразрушающегоконтроля толщины тонких пленок, основанный на измерении отраженных илипропускаемых через объект световыхпотоков разных длин волн, соответствующих границам области оПтическогопропускання, попеременно поступающих на фотоприемник. По разнице интенсивностей относительно каждой издвух волн измеряют толщину слоя ален-,ки Г 13,Недостатком зтрго способа являетсябольшая погрешность при измеренва 1;толщины слоев, имеющих структуру, обладающую существенным диффузным рассеянием.Наиболее близким к данному изобретению является способ измерения толщины слоя, заключающийся в том, что на слой нормально к его поверхности направляют световой поток, измеряют интенсивность регулярной составляющей светового потока, прошедшего через слой, строят градуировочные зависимости и по ним определяют толщину слоя Г 2Недостатком такого способа является большая погрешность при измерении напыляемых слоев мишеней передающих телевизионных трубок, так как зти слои имеют кристаллическую структуру, вызывающую диффузное рассеяние, прошедшего через мишень света. Структура слоя в значительной степени влияет на интенсивность диффуэно-рассеянной составляющей прошедшего светового потока, которая при одинаковой толщине может меняться в 3-4 раза,87 5 О ность регулярной составляющей световоИзвестно устройство для,измерениятолщины слоя, содержащее осветительс мсдулятором светового потока, фоку.сирующую оптическую систему и электрически связанные фотоприемник иизмерительную схему,Однако это устройство не обеспечивает требуемой точности при измерении толщины напыляемых слоев соструктурой, обладающей существеннымдиффузным рассеянием.Целью изобретения является повышение точности измерения толщины наныляемого слоя.Для достижения поставленной целиизмеряют одновременно интенсивностьи диффузно-рассеянной составляющейпрошедшего светового потока, определяют отношение интенсивной регулярной и диффузно-рассеянной составляющих и строят градуировочные зависимости отношения интенсивностей оттолщины слоя.Устройство для реализации способаизмерения толщины слоя снабжено вторыми электрически связанными фотоприемником и измерительной схемой,установленнькн за оптической системой в плоскости иэображения слоя,а первый Фотоприемник установлен перед оптической системой на однойоптической оси с осветителем и вторым фотоприемником.На чертеже показана схема измерения.Устройство измерения толщины слоясодержит осветитель 1, например ла,зер, направляющий световой поток 2нормально к поверхности напыляемогона прозрачную подложку 3 слоя 4.Световой поток, прошедший через этотслой, характеризуется регулярной составляющей 5 и диффуэно-рассеяннымисоставляющими б и 7. На одной оптической оси 1-1 по ходу потока 2 размещены модулятор 8 света, Фотоприемник9, Фокусирующая оптическая система1 О и Фотоприемник 11. Фотоприемники9 и 11 электрически связаны соответ.ственно с измерительными схемами 12и 13 Прозрачная подложка 3 с нанесенным иа нее слоем 4, толщина которого измеряется, размещается междумодулятором 8 и оптической системой10. Фотоприемник 9 предназначен дляприема регулярной составлявцей 5 потока, прошедшего через слоя 4, афотоприемнкк 11 - для приема диффуз-,но-рассеянной составляющей.этого пото 5 10 15 20 25 35 40 554ка, которая фокусируется оптическойсистемой О на вход фотоприемника 11.Расположение фотоприемников 9 и 11в направлении нормали к поверхностислоя 4 обеспечивает наибольшую чувствительность устройства, В то же время фотоприемник 9 экранирует вход фотоприемника 11 от попадания регулярной составляющей.Способ осуществляется следующимобразом.Поток 2, прошедший через слой 4,фокусируют и измеряют его диффузнорассеянную составляющую 7 в телесномугле А и регулярную составляющую 5 спомощью фотоприемников 9 и 11. Определяют отношение интенсивностей регу"лярной и диффузно-рассеянной составляющих и по нему с пс.ющью градуировочной зависимости находят толщинуслоя 4. Градуировочную зависимостьполучают по предварительно произведенным замерам интенсивностей регулярной и днффузно-составляющйх потока,прошедшего через образцовые слои, толщина которых известна (измерена иэвестным разрушающим способом с помощьюмикроскопа). Отношение интенсивностейзависит от толщины слоя и поэтомуможет служить мерой толщины. Указаннаязависимость установлена экспериментально,Предлагаемые способ и устройстводля его реализации позволяют повыситьточность измерения за счет операцийизмерения интенсивности диффузнорассеянной составляющей светового потока и определения отношения интенсивностей обеих составляющих прошедшего светового потока, что достигается с помощью приведенной конструкции устройства. Формула изобретения 1,. Способ измерения толщины слоя, заключающийся в том, что на слой нормально к его поверхности направляют световой поток, измеряют интенсивго потока, прошедшего через слой,строят градуировочные зависимости ипо ним определяют толщину слоя, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют одновременно интенсивность идиффузно-рассеянной составляющей прошедшего светового потока, определяютирак 645 Нодписн ИИПИ Заказ 9013/б ФилиалППП "Патент роектная, 4 Ужгород,5872955 6, отношение интенсивностей регулярнойемником и измерительной схемой устаи диффузно-рассеянной составляющих новленными эа оптической системой ви стрОят градуировочные зависимости плоскости иэображения слоя, а первыйотношения интенсивностей от толщи- фотоприемник установлею перед оптичесны слоя. кой системой на одной оптической оси2. Устройство измерения толщины с осветителем и вторым фотоприемником.слоя по п. 1, содержащее осветитель с модулятором светового потока, Источники информации,фокусируюпЬю оптическую систему и ,принятые во внимание нри экспертизе .электрически связанные фотоприемник и 1 о 1, Заявка Японии У 51-47%0,измерительную схему, о т л и ч а ю - кл. 106-С-.34, 1976,щ е е с я тем, что оно снабжено вто. Патент ФРГ В 1548262, кл. 42 в 2,рьви электрически связанными фотопри 1,прототип)