Изобретение относитс к измерит ной технике и может быть использов но в радиотехнической и -электронно промышленности дл неразрушающего контрол толщины диэлектрических пленок на металле, в частности, за щитной масл ной пленки на металле. Известно устройство дл измерени эффективности возбуждени пове ностней электромагнитной волны на металле,, содержащее излучающий блок состо щий из последовательно распо ложенных источника излучени , рупор ой антенны и призмы нарушенного по ного внутреннего отражени - (призма НПВО),приемный блок, состо щий из последовательно расположенных призмы НПВО, -рупорной антенны и приемника излучени 1 . Однако известное устройство обладает низкой точностью при измере нии толщины тонких пленок,-так как тонка пленка диэлектрика вносит малые изменени в услови возбуждени поверхностиой электромагнитной волны на металле. Кроме того, точность измерени уменьшаетс изза временной нестабильности детектора излучени и проникновени пр мого излучени из излучающего в при , емный блок, Наиболее к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл контрол толщины тон ких пленок, содержащее излучающий блок , состо щий из последовательно расположенных источников линейно пол ризованного излучени , призм полного внутреннего отражени и призг ы нарушенного полного внутреннего отражени , и приемный блок, состо щий из последовательно расположенных призмы полного внутреннего отражени , анализатора и приемника излучени Г 2. Недостатком указанного устройства вл етс низка точность контрол , обусловленна тем, что в нем диэлектрическа пленка вли ет лишь на эффективность возбуждени поверх ностной электромагнитной волны (ПЭВ котора слабо зависит от толщины тонкой пленки, а услови распространени ПЭВ практически не вли ют на результаты измерений. Целью изобретени вл етс повы ,шение точности контрол толщины тон 1ких пленок. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл контрол толщины тонких пленок, содержащее излучающий блок, состо щий из последовательно расположенных источника линейно пол ризованного излучени , призмы полного внутреннего отражени и призмы нарушенного полного внутреннего отражени , и приемный блок, состо щий из последовательнорасположенных призмы полного внутреннего отражени , анализатора и приемника излучени , снабжено пол ризующей решеткой, расположенной в излучающем блоке между источником линейно пол ризованного излучени и призмой полного внутреннего отражени , призмой нарушенного полного внутреннего отражени , расположенной в приемном блоке симметрично призме нарушенного полного внутреннегоотражени излучающего блока и на фиксированном рассто нии от нее и, второй пол ризующей решеткой, установленной в приемном блоке между призмой полного внутреннего отражени и анализатором. На чертеже изображена блок-схема устройства дл контрол толщины тонких пленок. Устройство содержит излучающий блок, состо щий из последовательно расположённых источника 1 линейно пол ризованного излучени , пол ризующей решетки 2, призмы 3 ПВО (полного внутреннего отражени ) и призмы k НПВО, и приемный блок, состо щий из последовательно расположенных призмы 5 НПВО, призмы 6 ПВО, второй пол ризующей решетки 7, анализатора 8 и приемника 9 излучени . Предлагаемое устройство работает следующим образом.. Линейно пол ризованное излучение с длиной волны Л от источника 1 линейно пол ризованного излучени падает на пол ризующую решетку 2, Наклон плоскости пол ризации падающей сверхвысокочастотной (СВЧ) волны составл ет kS, Пол ризую-а решетка 2 Отражает составл ющую лектромагнитной волны, пол ризованую в плоскости, перпендикул рной лоскости падени , и направл ет ее на вторую пол ризованную решетку 7 риемного блока. Составл юи;а электромагнитной волны, пол ризованна The invention relates to a measuring technique and can be used in the radio engineering and electronic industries for nondestructive control of the thickness of dielectric films on a metal, in particular, a protective oil film on a metal. A device is known for measuring the excitation efficiency of an electromagnetic wave surface on a metal, which contains a radiating unit consisting of a successively located radiation source, an antenna horn, and a prism of a disturbed weighted internal reflection (ATRM prism), a receiving unit consisting of successively located an ATRM prism, a surge antenna and a radiation receiver 1. However, the known device has a low accuracy when measuring the thickness of thin films, since a thin film of a dielectric makes small changes in the conditions of excitation of a surface electromagnetic wave on a metal. In addition, the measurement accuracy is reduced due to the time instability of the radiation detector and the penetration of direct radiation from the emitting into the receiving unit. Most of the invention in its technical essence is a device for controlling the thickness of thin films containing an emitting unit consisting of successive sources. linearly polarized radiation, prisms of total internal reflection and prism of impaired total internal reflection, and a receiving unit consisting of successively located prism of total internal reflection, analyzer and radiation detector G 2. The disadvantage of this device is the low control accuracy due to the fact that in it the dielectric film affects only the excitation efficiency of the surface electromagnetic wave (SEW which weakly depends on the thickness of the thin film, and The conditions for spreading sews have practically no effect on the measurement results. The aim of the invention is to improve the accuracy of controlling the thickness of thin films. The goal is achieved in that a device for controlling the thickness of thin films, comprising a radiating unit consisting of successively located sources of linearly polarized radiation, a prism of total internal reflection and a prism of disturbed total internal reflection, and a receiving unit consisting of successively located prisms of full internal reflection, analyzer and radiation receiver, equipped with a polarizing grid, located in the radiating unit between the source of linearly polarized radiation and the prism total internal reflection prism frustrated total internal reflection, by the receiving unit symmetrically prism attenuated total vnutrennegootrazheni emitting unit and at a fixed distance therefrom and a second floor rizuyuschey grating installed in the receiving unit between the prism total internal reflection and analyzer. The drawing shows a block diagram of a device for controlling the thickness of thin films. The device contains a radiating unit consisting of successively located source 1 of linearly polarized radiation, polarizing grid 2, prism 3 PVO (total internal reflection) and prism k ATR, and receiving unit consisting of consecutive prism 5 ATR, prism 6 The air defense system, the second polarizing grid 7, the analyzer 8 and the radiation receiver 9. The proposed device works as follows. Linearly polarized radiation with a wavelength L from source 1 of linearly polarized radiation falls on a polarizing grid 2, the inclination of the polarization plane of the incident microwave signal is kS, Polarized and the grid 2 Reflects The component of the electromagnetic wave, which is polarized in a plane perpendicular to the incidence plane, and directs it to the second polarized grid 7 of the receiving unit. Composed yu; a electromagnetic wave, polarized
в плоскости падени , проходит через пол ризующую решетку 2 и попадает в призму 3 ПВО, котора направл ет электромагнитное излучение на призм Ц НПВО, с углом при основании, равным d arcsin п„, где показател преломлени материала призмы -Л НПВО относительно внешней среды. Призма k НПВО установлена таким образом, что ее основание расположено параллельно образцу 10 с контролируемой пленкой на рассто нии d , где 0 d i Электромагнитна волна, выход из призмы НПВО, преломл емс с углом преломлени , равным критическому . В результате в зазоре между основанием призмы Ц НПВО и поверхностью образца 10 создаетс экспоненциально затухающее поле и объемна з лектромагнитна волна преобразуетс в поверхностную (ПЭВ) , распростран ющуюс вдоль поверхности исследуемого образца 10. Призма 5 НПВО приемного блока, установлен на идентично призме 5 НПВО излучающего блока на определенном фиксированном рассто нии от нее, позвол ет преобразовать ПЭВ в объемную электромагнитную волну, котора попадает в призму- 6 ПВО и направл етс на вторую пол ризующую рещетку 7, проходит через нее и смещиваетс с волной, отраженной пол ризующими решетками 2 и 7, и попадает в анализатор 8, соединенный с приемником 9 излучени . Так как прошедша через пол ризующие 2 и 7 решетки волна ортогональна отраженной ими, то результирующа волна, образующа с в результат смещени , в общем случае имеет эллиптическую пол ризацию. Параметры тонкой пленки определ ют амплитуду и фазу прошедшей между призмами Ц и 5 НПВО поверхностной электромагнитной волны, а следовательно, и величину эллиптичности и азимут рзультирующей волны, попадающей в анализатор 8, где измер ют ее эллипсометрйческие параметры (эллиптичность и азимут), по которым суд т о параметрах тонкой пленки.in the plane of incidence, passes through the polarizing grid 2 and enters the air defense prism 3, which directs the electromagnetic radiation to the prism of the ATR C, with an angle at the base equal to d arcsin n, where the refractive index of the material of the prism is L of the ATR relative to the external environment. The prism k of the ATR is installed in such a way that its base is located parallel to sample 10 with a controlled film at a distance d, where 0 d i Electromagnetic wave, coming out of the ATR prism, is refracted with a refractive angle equal to the critical one. As a result, an exponentially decaying field is created in the gap between the base of the prism base C of the ATR and the surface of the sample 10 and the volume electromagnetic wave converts into a surface wave (CEP) propagating along the surface of the test sample 10. The prism 5 of the ATR of the receiving unit is mounted on the same ID of the ATR 5 of the ATR emitting unit at a certain fixed distance from it, allows the sew to be converted into a volume electromagnetic wave, which hits the prism of the 6th anti-aircraft defense and is directed to the second polarizing grid 7, passes through it and is shifted to the wave reflected by the polarizing grids 2 and 7, and enters the analyzer 8 connected to the radiation receiver 9. Since the wave passing through the polarizing 2 and 7 gratings is orthogonal to the wave reflected by them, the resultant wave, which forms the result of the displacement, generally has elliptical polarization. The parameters of the thin film determine the amplitude and phase of the surface electromagnetic wave transmitted between the prisms C and 5 of the ATR, and, consequently, the magnitude of the ellipticity and the azimuth of the resultant wave entering the analyzer 8, where its ellipsometric parameters (ellipticity and azimuth) are measured, by which the court t about thin film parameters.
Введение в устройство призмы 5 НПВО позвол ет регистрировать ПЭВ, прощедшую вдоль поверхности образца 10,.. на достаточно большие рассто ни , а услови распространени ПЭВ вдоль поверхности металла сильно завис т от параметров диэлектрической пленки, причем чувствительность устройства возрастает с увеличениемIntroduction of an ATRM prism 5 to the device allows recording the sewage that has passed along the surface of the sample 10, ... for sufficiently large distances, and the conditions for the propagation of the sewage along the metal surface strongly depend on the parameters of the dielectric film, and the sensitivity of the device increases with increasing
5 рассто ни между призмами. Максимальное рассто ние определ етс мощностью источника 1 линейно пол ризованного излучени и чувствительностью приемника 9 излучени . Введение в устройство двух пол ризующих решеток 2 и 7 позвол ет сформировать опорный сигнал и измер ть эллипсометрические параметры результирующей волны, которые св заны как с интенсивностью, так и с фазой прошедшей вдоль поверхности образца волны. Точность измерени повышаетс по двум причинам. .Во-первых, в предлагаемом устройстве пленка зондируетс вдоль5 distance between prisms. The maximum distance is determined by the power of the source 1 of linearly polarized radiation and the sensitivity of the receiver 9 of the radiation. The introduction of two polarizing grids 2 and 7 into the device makes it possible to form a reference signal and measure the ellipsometric parameters of the resulting wave, which are related both to the intensity and to the phase of the wave transmitted along the surface of the sample. The measurement accuracy is improved for two reasons. First, in the proposed device, the film is probed along
0 поверхности на рассто ние между при змами и 5 НПВО, что значительно увеличивает чувствительность прошедшей по образцу ПЭВ к малым изменени м параметров пленки;,во-вторых, исключаютс погрешности, св занные 0 surface at a distance between prism and 5 ATR, which significantly increases the sensitivity of the sewed sample to small changes in film parameters; secondly, errors associated with
5 с временным дрейфом чувствительности приемника излучени и нестабильностью источника 1 линейно пол ризованного излучени .5 with the time drift of the sensitivity of the radiation receiver and the instability of the source 1 of linearly polarized radiation.
Основным техническим преимущест0 вом предлагаемого устройства вл г етс то, что оно позвол ет с более высокой точностью (0,5 мкм) измер ть толщину значительно более тонких диэлектрических пленок (1-100 мкм) за счет использовани поверхностной электромагнитной волны.The main technical advantage of the proposed device is that it allows measuring the thickness of much thinner dielectric films (1-100 µm) with higher accuracy (0.5 µm) due to the use of a surface electromagnetic wave.