RU185096U1 - Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления - Google Patents
Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления Download PDFInfo
- Publication number
- RU185096U1 RU185096U1 RU2018129218U RU2018129218U RU185096U1 RU 185096 U1 RU185096 U1 RU 185096U1 RU 2018129218 U RU2018129218 U RU 2018129218U RU 2018129218 U RU2018129218 U RU 2018129218U RU 185096 U1 RU185096 U1 RU 185096U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- substrates
- reflected
- sprayed
- lens
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 58
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/11—Anti-reflection coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель может использоваться для контроля толщины покрытий в широком спектральном диапазоне в процессе их напыления. Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления содержит размещенные в вакуумной камере контрольные подложки и размещенные вне вакуумной камеры оптически связанные источник излучения белого света, первый объектив, проецирующий излучение в плоскость напыляемой контрольной подложки, и второй объектив, проецирующий отраженное от нее излучение посредством волоконно-оптического кабеля в спектрометр. Контрольные подложки имеют клиновидную форму с углом клина от 2,5° до 5,5°. При напылении подложки установлены в плоскости падающего и отраженного луча относительно главного сечения клина и ориентированы таким образом, что отраженное от ненапыляемой поверхности излучение на второй объектив не попадает. Технический результат - повышение точности измерения спектров отражения слоев напыляемого покрытия без дополнительной колибровки устройства для подложек с разными показателями преломления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к установкам для напыления в вакууме многослойных покрытий различных оптических элементов, и может быть использована для контроля толщины покрытий в широком спектральном диапазоне в процессе их напыления.
Нанесение многослойных покрытий осуществляют в вакуумной камере путем многократного последовательного напыления слоев материалов с разными показателями преломления и измерения спектров отражения или пропускания слоев на контрольных подложках, которые напыляют одновременно с рабочими подложками.
Известно устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе напыления, описанное в изобретении по патенту РФ №2527670 от 10.01.2012 г. «Способ измерения толщин нанометровых слоев многослойного покрытия, проводимого в процессе его напыления».
Устройство содержит размещенные в вакуумной камере контрольные подложки, поочередно устанавливаемые в позицию для напыления слоев многослойного покрытия одновременно с рабочими подложками. Контрольные подложки служат для измерения спектров отражения слоев покрытия посредством измерительной системы, включающей размещенные вне вакуумной камеры оптически связанные источник излучения белого света, объектив, проецирующий излучение в плоскость контрольной подложки, и объектив, проецирующий отраженное от нее излучение посредством волоконно-оптического кабеля в спектрометр. Спектрометр связан с ЭВМ, оснащенной программой визуализации спектров отражения слоев покрытия.
В данном устройстве контрольные подложки поочередно устанавливаются в позицию для контроля толщины напыляемого слоя посредством вращающегося барабана.
Источник излучения и оба объектива размещены со стороны камеры, где находятся испарители материалов. Излучение, проецируемое в плоскость напыляемой контрольной подложки и отраженное от нее излучение проходят через всю вакуумную камеру.
Как следует из приведенных в описании изобретения чертежей, контрольные подложки выполнены в виде плоско-параллельных пластин.
Указанное устройство имеет недостаточно высокую точность измерения спектров отражения от контрольных подложек. При использовании контрольных подложек в виде плоско-параллельных пластин регистрируется отраженное излучение не только от напыляемого слоя, но и от ненапыляемой стороны подложки, что приводит к ошибке определения коэффициента отражения слоя и, следовательно, к ошибке определения толщины слоя.
Кроме того, т.к. излучение проходит через всю вакуумную камеру, возникают ошибки определения коэффициентов отражения из-за паразитных засветок от напыляемых материалов и ионных источников в вакуумной камере, а также из-за попадания напыляемых материалов на входное окно камеры.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому -прототипом - является устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления по патентному документу US 2003147084 (А1), опубликованному 07.08.2003 г.
Устройство содержит установленные в вакуумной камере контрольные подложки, поочередно устанавливаемые посредством вращающегося барабана в позицию для напыления одновременно с рабочими подложками и измерения спектра отражения, и размещенные вне вакуумной камеры источник излучения, объектив, проецирующий посредством волоконно-оптического кабеля излучение на контрольную подложку, и объектив, проецирующий отраженное от нее излучение посредством волоконно-оптического кабеля в приемник излучения (спектрометр), фиксирующий спектр отраженного от подложки излучения.
Источник излучения и объективы размещены со стороны вакуумной камеры, противоположной стороне, где находятся испарители материалов, таким образом, проецируемое и отраженное от контрольной подложки излучение через вакуумную камеру не проходит.
Данное устройство дополнительно содержит кварцевые микровесы, с помощью которых дополнительно производится контроль физической толщины каждого слоя. Контрольные подложки выполнены в виде плоскопараллельных пластин.
Устройство имеет следующие недостатки.
1. Недостаточная точность измерения коэффициентов отражения. Т.к. контрольные подложки выполнены в виде плоско-параллельных пластин, отраженное от ненапыляемой поверхности контрольной подложки излучение также попадает через волоконно-оптический кабель в спектрометр и учитывается вместе с излучением, отраженным от напыляемой поверхности.
2. При замене контрольных подложек на другие, имеющие другой показатель преломления, необходимо выполнить дополнительные действия для учета отражения от ненапыляемой поверхности контрольной подложки, например, проводить колибровку устройства.
Техническая проблема заключается в получении следующего технического результата: повышение точности измерения спектров отражения слоев покрытия и обеспечение возможности использования устройства для измерения коэффициентов отражения контрольных подложек с разными показателями преломления без дополнительной колибровки. Указанный технический результат достигается следующим образом. Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления, как и прототип, содержит размещенные в вакуумной камере контрольные подложки, поочередно устанавливаемые в позицию для напыления одновременно с рабочими подложками и для измерения спектра отражения, и размещенные вне вакуумной камеры оптически связанные источник излучения белого света, первый объектив, проецирующий излучение в плоскость напыляемой контрольной подложки, и второй объектив, проецирующий отраженное от нее излучение посредством волоконно-оптического кабеля в спектрометр. В отличие от прототипа в нем выполнено следующее: контрольные подложки имеют клиновидную форму с углом клина от 2,5° до 5,5°, при напылении установлены в плоскости падающего и отраженного луча относительно главного сечения клина и ориентированы таким образом, что отраженное от напыляемой поверхности излучение посредством второго объектива проецируется в волоконно-оптический кабель, а отраженное от ненапыляемой поверхности излучение на второй объектив не попадает.
Контрольные подложки могут быть размещены на диафрагменном диске или на вращающемся барабане и устанавливаться в позицию для напыления соответственно с помощью сепаратора или вращающегося барабана.
Контрольные подложки могут выполняться в виде сегментов, соразмерных отверстию в диафрагменном диске и размещаться в кольцевом углублении на диафрагменном диске с их поочередной установкой посредством сепаратора напротив отверстия диска, оптически связанного с упомянутыми объективами. Это обеспечивает однозначное совмещение главной плоскости клина с плоскостью, проходящей через оптические оси объективов.
Заявляемое устройство представлено на чертеже.
На чертеже обозначены: 1 - вакуумная камера, 2 - источник излучения, 3,4 - объективы; 5 - волоконно-оптический кабель, 6 -спектрометр; 7 - входное/выходное оптическое окно вакуумной камеры; 8 - диафрагменный диск; 9 - контрольная подложка; 10 - грибовидный держатель; 11 - рабочие подложки; 12, 13 - испарители материалов.
Устройство содержит размещенные в вакуумной камере 1 контрольные подложки (на чертеже показана одна напыляемая контрольная подложка 9), закрепленные на диафрагменном диске 8, и размещенные вне вакуумной камеры 1 оптически связанные источник излучения 2 белого света (например, лампа накаливания), объектив 3, проецирующий излучение в плоскость контрольной подложки 9, установленной в позицию для напыления, и объектив 4, проецирующий отраженное от нее излучение посредством волоконно-оптического кабеля 5 в спектрометр 6.
В вакуумной камере 1 размещены испарители материалов 12, 13 с различными показателями преломления. Напыляемая контрольная подложка 9 посредством сепаратора (не показан) установлена напротив отверстия диафрагменного диска 8 в позицию для напыления слоя одним из испарителей материалов 12, 13 одновременно с рабочими подложками 11, а также для одновременного с напылением измерения ее спектра отражения излучения.
Контрольные подложки 9 имеют клиновидную форму с углом клина не более 5,5°. Напыляемая контрольная подложка 9 установлена в плоскости падающего и отраженного луча относительно главного сечения ее клина и ориентирована таким образом, чтобы отраженное от ее напыляемой поверхности излучение посредством объектива 4 проецировалось в волоконно-оптический кабель 5, а отраженное от ненапыляемой поверхности излучение на объектив 4 не попадало.
В процессе напыления измеряют в заданном спектральном диапазоне спектры отражения слоев покрытия на контрольной подложке 9, показывающие динамику напыления слоя. Свет из источника излучения 2 объективом 3 через оптическое окно 7 проецируется на напыляемую поверхность контрольной подложки 9, отраженное излучение фокусируется объективом 4 и волоконно-оптическим кабелем 5 переносится в спектрометр 6. Измеренную спектральную характеристику, наблюдают на экране монитора подключенной к спектрометру ЭВМ (на чертеже не показана), оснащенной соответствующими программами.
Т.к. контрольная подложка 9 имеет клиновидную форму, излучение от ее ненапыляемой поверхности отражается под отличным от напыляемой поверхности углом, на объектив 4, в волоконно-оптический кабель 5 и в спектрометр 6 не попадает и не учитывается в спектре отражения слоя покрытия.
Такое устройство не требует дополнительной колибровки устройства для подложек с другим показателем преломления.
Результаты проведенных исследований показали, что практически величина угла клина контрольных подложек 9 с известными показателями преломления 1,50+1,80 может составлять 2,5° 5,5°. Клиновидность менее 2,5° не обеспечивает разделение отраженных лучей от напыляемой и ненапыляемой поверхностей контрольных подложек 9 или требует увеличения расстояния от контрольной подложки 9 до объективов 3 и 4, что приводит к увеличению габаритов устройства. При клиновидности более 5,5° точность измерения спектра отражения снижается из-за влияния дисперсии материала контрольной подложки 9, т.к. в отраженном от напыляемой поверхности подложки 9 пучке лучей возникает хроматизм положения.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерения спектров отражения слоев напыляемого покрытия без дополнительной колибровки устройства для подложек с разными показателями преломления.
Claims (2)
1. Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления, содержащее размещенные в вакуумной камере контрольные подложки, поочередно устанавливаемые в позицию для напыления одновременно с рабочими подложками и для измерения спектра отражения, и размещенные вне вакуумной камеры оптически связанные источник излучения белого света, первый объектив, проецирующий излучение в плоскость напыляемой контрольной подложки, и второй объектив, проецирующий отраженное от нее излучение посредством волоконно-оптического кабеля в спектрометр, отличающееся тем, что контрольные подложки имеют клиновидную форму с углом клина от 2,5° до 5,5°, при напылении установлены в плоскости падающего и отраженного луча относительно главного сечения клина и ориентированы таким образом, что отраженное от напыляемой поверхности излучение посредством второго объектива проецируется в волоконно-оптический кабель, а отраженное от ненапыляемой поверхности излучение на второй объектив не попадает.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контрольные подложки выполнены в виде сегментов и размещены в кольцевом углублении на диафрагменном диске с возможностью их поочередной установки посредством сепаратора напротив отверстия диска, оптически связанного с упомянутыми объективами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129218U RU185096U1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129218U RU185096U1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU185096U1 true RU185096U1 (ru) | 2018-11-21 |
Family
ID=64558125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129218U RU185096U1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU185096U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1705700A1 (ru) * | 1988-09-16 | 1992-01-15 | Предприятие П/Я А-1705 | Устройство дл контрол толщины пленок, в процессе напылени осаждением в вакуумной камере многослойного оптического покрыти |
| RU2035752C1 (ru) * | 1992-01-15 | 1995-05-20 | Инженерный центр "Плазмодинамика" | Способ получения многослойного оптического покрытия на подложке |
| RU2133049C1 (ru) * | 1997-12-16 | 1999-07-10 | Открытое акционерное общество "Компат" | Способ нанесения просветляющего многослойного покрытия на поверхность оптического элемента и установка для осуществления способа |
| US8481120B2 (en) * | 2007-03-20 | 2013-07-09 | Arcelormittal France | Method for coating a substrate and metal alloy vacuum deposition facility |
| RU2654991C1 (ru) * | 2017-04-13 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук(ИСЗФ СО РАН) | Способ нанесения покрытий в вакууме |
-
2018
- 2018-08-09 RU RU2018129218U patent/RU185096U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1705700A1 (ru) * | 1988-09-16 | 1992-01-15 | Предприятие П/Я А-1705 | Устройство дл контрол толщины пленок, в процессе напылени осаждением в вакуумной камере многослойного оптического покрыти |
| RU2035752C1 (ru) * | 1992-01-15 | 1995-05-20 | Инженерный центр "Плазмодинамика" | Способ получения многослойного оптического покрытия на подложке |
| RU2133049C1 (ru) * | 1997-12-16 | 1999-07-10 | Открытое акционерное общество "Компат" | Способ нанесения просветляющего многослойного покрытия на поверхность оптического элемента и установка для осуществления способа |
| US8481120B2 (en) * | 2007-03-20 | 2013-07-09 | Arcelormittal France | Method for coating a substrate and metal alloy vacuum deposition facility |
| RU2654991C1 (ru) * | 2017-04-13 | 2018-05-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук(ИСЗФ СО РАН) | Способ нанесения покрытий в вакууме |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7008518B2 (en) | Method and apparatus for monitoring optical characteristics of thin films in a deposition process | |
| US7345765B2 (en) | Optical monitoring of thin films using fiber optics | |
| CN101663588B (zh) | 形变测量成像系统 | |
| US4906844A (en) | Phase sensitive optical monitor for thin film deposition | |
| WO2010013325A1 (ja) | 分光測光装置 | |
| KR101317536B1 (ko) | 광학식 막두께계 및 광학식 막두께계를 구비한 박막 형성장치 | |
| US8817274B2 (en) | Thickness variation measuring device, system using same, surface microscope using same, thickness variation measuring method, and surface image acquiring method using same | |
| CN103162831B (zh) | 宽带偏振光谱仪及光学测量系统 | |
| CN107894208A (zh) | 光谱共焦距离传感器 | |
| CN109188710A (zh) | 大口径长焦距复消色差透射式平行光管光学系统 | |
| CN107764520A (zh) | 光学镜头残余偏振测试装置 | |
| RU185096U1 (ru) | Устройство для измерения спектров отражения слоев многослойного покрытия в процессе их напыления | |
| US11719952B2 (en) | Adjustable achromatic collimator assembly for endpoint detection systems | |
| KR101036455B1 (ko) | 하프 미러를 이용한 타원계측기 | |
| WO2015004755A1 (ja) | 光学式膜厚計，薄膜形成装置及び膜厚測定方法 | |
| US6570661B2 (en) | Optical system for oblique incidence interferometer and apparatus using the same | |
| RU2671927C1 (ru) | Способ определения толщин слоев многослойного покрытия в процессе напыления оптических элементов | |
| CN101639338A (zh) | 一种用于球面检测仪的检测镜头 | |
| RU2581734C1 (ru) | Устройство бесконтактного широкополосного оптического контроля толщины пленок | |
| RU2527670C2 (ru) | Способ измерения толщин нанометровых слоев многослойного покрытия, проводимого в процессе его напыления | |
| JPH11162954A (ja) | 光学的手段による薄膜測定方法及び装置並びに成膜装置 | |
| RU2335751C1 (ru) | Устройство для контроля лазерного прибора | |
| JP7240321B2 (ja) | 光学系の組立て方法および光学アセンブリでのリターダンスによる歪みを最小にする方法 | |
| RU164129U1 (ru) | Устройство для контроля параллельности оптических осей | |
| KR20200053385A (ko) | 분광 광학계 및 그 분광 광학계를 포함한 반도체 검사 장치 |