Устройство для измерения внутренних напряжений в тонких пленках

 

Изобретение относится к измерению внутренних напряжений в тонких пленках оптическими методами. Его цельповышение производительности измерв НИН внутренних напряжений. Для этого устройство снабжено полупрозрачным плоским зеркалом 8, вторым фотоприем12 11 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕаЪЬЛИК

А1

ИЕ (11) (5D 4 G 01 В 11 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWl

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ia

/ д 1

3В

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3944999/25-28 (22) 19.08.85 (46) 30.12.86, Вкл. 9 48 (72) И,Э.Качер ,(53) 531.781.2 (088.8) (56) Заводская лаборатория, 1980, У 1, с. 76-77.

Авторское свидетельство СССР

У 1226048, кл. G 01 В 11/16 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ (57) Изобретение относится к измерению внутренних напряжений в тонких ппенках оптическими методами. Его цель— повьппение производительности измере. ния внутренних напряжений.Для этого устройство снабжено полупрозрачным плоским зеркалом 8, вторым фотоприем1280314 ником 9, эталонной подложкой 10 идентичной подложке 6 для пленки, за крепленной на держателе 1, и оптическим клином l l . Излучение источника 2 света направляют в вакуумную камеру 12 на пол3прозрачное плоское зеркало 8, которое часть света пропускает на подложку 6 для пленки, а

Иэ о бр е т ение от но сит ся к у стр ойствам для измерения внутренних на" пряжений в тонких пленках оптическими методами, Цель изобретения — повышение производительности измерения внутренних напряжений путем компенсации спонтанных флуктуаций мощности излучения источника когерентного света.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения внутренних напряжений в тонких пленках содержит держатель 1, источник 2 ко15 герентного света и последовательно расположенные по ходу пучка света полупрозрачное вьптуклое зеркало 3, измерительный экран 4, плоское зеркало 5, подложку 6 для пленки, установленную в держателе 1, фотоприемник 7, полупрозрачное плоское зеркало 8, расположенное между плоским ,зеркалом 5 и измерительным экраном

4, второй-фотоприемник 9, расположенный по ходу отраженного от полупрозрачного плоского зеркала 8 пучка света, эталонную подложку 10, идентичную подложке 6 дпя пленки, закрепленную на держателе 1 и располо30 женную между полупрозрачным зеркалом

8 и вторым фотоприемником 9, и опти ческий клин 11, расположенный между плоским зеркалом 5 и фотоприемником

7. Все элементы устройства, кроме источника 2 когерентного света, вы- 35 пуклого зеркала 3 и измерительного экрана 4, размещены внутри вакуумной камеры 12, где расположены также испаритель 13 материала пленки и отражатель 14, защищающий эталонную 40 подложку 10, Устройство работает следующим образом. другую часть отражает на эталонную подложку 10 дпя пленки, Отраженные от обеих подложек пучки света через плоское зеркало 5 и полупрозрачное зеркало 8 направляются на полупрозрачное выпуклое зеркало 3, которое отражает их на измерительный экран

4. 1 ил.

Излучение когерентного света источника 2 света направляют нормально к поверхности полупрозрачного выпуклого зеркала 3 и оптически прозрачного измерительного экрана 4 в вакуумную камеру 12 на полупрозрачное плоское зеркало 8, которое отражает часть пучка излучения источника 2 света на эталонную подложку

10. Проходя через последнюю, это излучение регистрируется фотоприемником 9. Отраженную от поверхности эталонной подложки 10 часть излучения направляют полупрозрачным плоским зеркалом 8 на полупрозрачное выпуклое зеркало 3, отражающее это излучение на измерительный экран 4, Прошедшую через полупрозрачное плоское зеркало 8 часть излучения источника 2 света направляют плоским зеркалом 5 на подложку 6 для пленки.

Интенсивность прошедшего излучения регулируют оптическим клином 11 и регистрируют фотоприемником 7. Отраженную от поверхности подложки 6 с пленкой часть излучения направляют зеркалом 5 на полупрозрачное выпуклое зеркало 3 и регистрируют измерительным экраном 4. Оптический клин

11 предназначен для выравнивания интенсивностей световых пучков, регистрируемых идентичными фотоприемниками

7 и 9. Держатель 1 предназначен для крепления эталонной подложки 10 и подложки 6. Отражатель 14 предназначен для исключения возможности конденсации паров испарителя 13 на эталонной подложке 10.

Величину внутренних механических напряжений пленок определяют по формуле;

К13

6 = — 2- — ——

3 2d< (1- 9 ) 1280314

Формула из обр ет ения

f - archie ((- + I ) sin qj- y

Г L где Ь, Ь

Составитель Б. Евстратов

Техред М.Ходанич Корректор О.Луговая

Редактор А.Огар

Заказ 7047/39 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. где Š— модуль Инга подложки;

1 — коэффициент Пуассона подложки q

2 — длина подложки

d — толщина подложки;

3 — изгиб свободного конца подложки, dg — толщина пленки.

Изгиб 8 подложки и угол g определяют но следующим формулам . 10 (Ь, — b ) g

2N(I + S)

R(tg(p+2g)+s (sing+(1-cos f) tg(g+ 2()

М - = - — — — — - — — — — — — -)- — — — 1

L 15 (- + 1)tg(f

20 — величина перемещения светового луча, отраженного от подложки с пленкой, величина йеремещения светового луча, отраженного от поверхности эталона, — расстояние от подложки с пленкой до полупрозрачного выпуклого зеркала; — расстояние от выпуклого зеркала до измерительного экрана, — радиус зеркала, — у-гол между падающим и отраженным от подложки с пленкой лучами света.

При определении величины внутренних напряжений в тонких пленках необходим учет термических изменений модуля Инга и коэффициента Пуассона, подложки и изменения линейных разме" ров подложки.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения толщины пленок.

Устройство для измерения внутренних напряжений в тонких пленках, содержащее держатель, источник когерентного света и последовательно расположенные по ходу пуска света полупрозрачное выпуклое зеркало, измерительный экран, плоское зеркало, подложку для пленки, установленную в,, держателе и фотоприемник, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено полупрозрачным плоским зеркалом, расположенным. между плоским зеркалом и измерительным экраном, вторым фотоприемником, расположенным по ходу отраженного от полупрозрачного плоского зеркала пучка света, эталонной подложкой, идентичной подложке для пленки, закрепленной на держателе и расположенной между полупрозрачным зеркалом и вторым фотоприемником, и оптическим клином, рас-. положенным между плоским зеркапом и фотоприемником.