Способ контроля оптических толщин слоев при нанесении на подложку многослойных покрытий

 

Изобретение относится к измерительной технике, к контролю оптических толщин отдельных слоев в процессе нанесения многослойных интерференционных покрытий оптическими методами. Цель изобретения - повышение информативности за счет расширения диапазона контролируемых показателей преломления и спектрального диапазона слоев и подложки. Для этого, исходя из отношения показателей преломления наносимых слоев и рабочей длины волны покрытия, прекращают нанесение первого, второго и третьего /J=1,2,3/ слоев при достижении потоком излучения величины, определяемой толщиной слоев и показателем преломления, а нанесение последующих слоев прекращают при достижении потоком излучения величины, равной величине прошедшего или отраженного излучения через подложку с нанесенными первыми J-слоями.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU 1567873 щ) G 01 В 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ

hp к

2arcsin(и

+ — М + п аа о

Т = 1-R = 4(2 +— по п

М, ) (2) 1

+ппМ+ о

no n

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4477747/24-28 (22) 07.07.88 (46) 30.05 .90. Бюл. У 20 (72) И.Ш.Байгильдин, О.Ф.Гавриленко и И.С.Гайнутдинов (53) 531.715.27(088.8) (56) Андрющенко В.В., Лисица М.П.

Контроль толщин слоев многослойников, — В кн.: Квантовая электроника, т.5, Киев, Наукова Думка, 1971, с.265-280.

Авторское свидетельство СССР

Р 1157350, кл. G 01 В 11/06, 1986. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ТОЛЩИН СЛОЕВ ПРИ НАНЕСЕНИИ НА ПОДЛОЖКУ

МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, к контролю оптичес— ких толщин отдельных слоев в процесИзобретение относится к измерительной технике, к контролю оптическиз толщин отдельных слоев в процессе нанесения многослойных интерференционных покрытий оптическими методами.

Цель изобретения — повышение информативности эа счет расширения диапазона контролируемых показателей преломления и спектрального диапазона слоев и подложки.

Сущность способа заключается в том, что пропускают через наносимый слой монохроматическое излучение с длиной волны, определяемой из выражения к

2 се нанесения многослойных интерференционных покрытий оптическими методами. Цель изобретения — повышение информативности за счет расширения диапазона контролируемых показателей преломления и спектрального диапазона слоев и подложки. Для этого, исходя из отношения показателей преломления наносимых слоев и рабочей длины волны покрытия, прекращают нанесение перв. го, второго и третьего (1 - 1, 2,3) слоев при достижении потоком излучения величины, определяемой тол-щиной слоев и показателем преломления, а нанесени последующих слоев прекращают при достижении потоком излучения величины, равной величине прошедшего или отраженного излучения через подложку с нанесенными первыми

j — слоямч. С: где Х вЂ” отношение показателей преломления наносимых слоев, регистрируют поток прошедшего Т или отраженного R излучения и прекращают нанесение первого, второго и третьего слоев при достижении потоком определенной величины, рассчитываемой по формуле

1567873 щих отдельным слоям риц, соответствую1

os (д .g) — s in (g (g ) п sirr(g g) cos(gq g) м„м, н

= П

М2, Ми

2,01 %р >

2,052 Ъ

2,153 hp

2,383 hp, 1,2;

1,5;

2,0;

3,0; где М„, М„,, М и М вЂ” элементы матрицы системы слоев, которая представляет собой результат произведения матg 5 — orrTHwecrcarr ToJrrrrHHs S-ro слоя 15 в единицах 0 25 9, (g< = g = 8 1), r л

Ч=-—

2 Лк п — показатель преломления S-ro з слоя; 20 A — контрольная длина волны изК лучения;

N — число слоев, Нанесение слоев с номером, выражающимся формулой N = 4 k+j, где k = 1, 2, 3.. ., j = О, 1, 2, 3, прекращают по достижении потоком прошедшего (отраженного) излучением заданной величины, равной величине потока прошедшего (отраженного) излучения системы: 30 подложка — j чередующихся слоев — воздух.

При выполнении указанных условий оптическая толщина каждого слоя будет равна 0,25%p.

Это следует иэ того, что матрица, являющаяся результатом произведения матриц, соответствующих четырем чередующимся слоям, при выборе длины волны излучения согласно (1) эквивалент- 40 на единичной матрице. Другими словами, пропускание системы слоев на длине волны, вычисленной по (1), не зависит от числа систем (ВН) или (НВ) и 2 нанесенных на подложку (В и Н вЂ” слои 45 с высоким и низким показателями преломления).

Из (1) видно, что аргумент арксинуса не превышает единицу при любом

Х. Таким образом, предлагаемый способ 50 позволяет использовать вещества с любыми показателями преломления.

Длина волны %к в зависимости от Х. системы;

n — показатель преломления подложки;

n — показатель преломо ления исходной среды (воздух).

Результаты для Х и 1/Х аналогичны.

Видно, что для любого реального Х 3 < находится в видимой области спектра.

Пример 1. Необходимо нанести на подложку с показателем преломления 1,6 (NaC1) систему иэ слоев окиг си неодима ns = 1,76 и фтористого магния n „= 1,38, ) = 0,2 мкм. По формуле (1) вычисляем длину волны контроля Ф = 0,4038 мкм, Выбор вещества первого слоя произволен, выбираем п < = 1,38. Нанесение слоев в номерами 1, 5, 9,... прекращается, когда пропускание Т, вычисленное по формуле (2), достигнет величины 0,969 (или отражение R достигнет 0,031).

Нанесение слоев с номерами 2, 6, 10,... прекращается при T = 0,943 или R = 0,057. Нанесение слоев с номерами 3, 7, 11,... прекращается при

Т = 0,922 или R = 0,078. Нанесение слоев с номерами 4, 8, 12,.. ° прекращается при Т = 0,947 или R = 0,053 ,(уровень подложки).

Пример 2. Допустим, что требуется нанести на подложку с показателем преломления 1,45 (кварц) систему из слоев с показателем преломления п = 2, 0 (двуокись циркония ) и n =

1,65 (окись алюминия), $p =0,25 мки, ф = 0,5029 мкм, Пусть n = 2,0 °

Нанесение слоев с номерами 1,5, 9,.... прекращается при Т = 0,865 или К =. = 0,135. Нанесение слоев с номерами

2, 6, 10,... прекращается при Т =

= 0,840.или R - =0,160. Нанесение слоев с номерами 3, 7, 11,... прекращается при Т = 0,939 или К = 0,064, Нанесение слоев с номерами 4, 8, 12,... прекращается при Т = 0,966 или К

= 0,034 (уровень подложки). формула и э о б р е т е н и я

Способ контроля оптических толщин слоев при нанесении н» подложку мно1567873 достижении потоком излучения Белич1:ны

I = 1-К 4(2 + — М + — М +

no Z n

n " и о и 1 а п и

10 где и — показатель преломления подложки;

n — показатель преломления о окружающей среды;

2Х

2 arcsin() где % — рабочая длина волны покрыP тия;

Х вЂ” отношение показателей преломления наносимых слоев, прекращают нанесение первого, второго и третьего (j 1,2,3) слоев по

Составитель Б.Евстратов

Редактор Ю.Середа Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Тираж 490

Подписное

Заказ 1315

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 гослойных покрытий, заключающийся в том, что пропускают через наносимый слой монохроматическое излучение, регистрируют поток прошедшего Т или от-, раженного R излучения и прекращают I нанесение слоя по достижении потоком заданной величины, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения информативности за счет расширения диапазона контролируемых показателей преломления и спектрального диапазона слоев и подложки, выбирают длину волны 3 „ излучения из выражения

/ и %.

H„„Nc„

М М - элементы матрицы системы слоев, а нанесение последующих слоев с номером Н 41с + 1 (1с 1, 2, 3,..., О, 1, 2, 3), прекращают по достижении потоком излучения величины, равной величине прошедшего или отраженного излучения через подложку с нанесенными первыми j слоями.