SU1374043A1 - Device for measuring thickness of optically transparent films - Google Patents
Device for measuring thickness of optically transparent films Download PDFInfo
- Publication number
- SU1374043A1 SU1374043A1 SU864030564A SU4030564A SU1374043A1 SU 1374043 A1 SU1374043 A1 SU 1374043A1 SU 864030564 A SU864030564 A SU 864030564A SU 4030564 A SU4030564 A SU 4030564A SU 1374043 A1 SU1374043 A1 SU 1374043A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- mirror
- interferometer
- mirrors
- radiation
- illuminator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам дл контрол толщины эиитакси- альных пленок Цель изобретени - повышение точности и быстродействи измерени - достигаетс обеспечением работы интерферометра в сход щихс пучках, что позвол ет уменьшить размеры оптических деталей интерферометра . Измер емый образец помещают на предметньй столик 7. От источника 2 ИК-излучени световой пучок, отклон - емьй плоским зеркалом 5, направл етс на сферическое зеркало 3, которое фокусирует ИК-излз ение в плоскости измер емого образца. Отраженные ,от образца лучи расход щимис пучками ..попадают на зеркало 4 и далее, отразившись от плоского зеркала 6., фокусируютс в плоскости светоделител 9. При перемещении подвижного зеркала 1I интерферометра 8 происходит изменение разности хода между интерферирующими пучками, что приводит к .изменению интерференционной картины в плоскости приемника 16. Приемник 16 преобразует оптическое излучение в электрический сигнал, несущий информацию о толщине измер емой пленки . 1 з.п. ф-лы. 2 ил. а (С (ЛThe invention relates to a measurement technique, namely, devices for monitoring the thickness of eiitaxial films. The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of measurement — this is achieved by ensuring the operation of the interferometer in converging beams, which makes it possible to reduce the dimensions of the optical parts of the interferometer. The sample to be measured is placed on the object table 7. From the source of IR radiation, a light beam, deflected by a flat mirror 5, is directed to a spherical mirror 3, which focuses the IR radiation in the plane of the sample to be measured. Reflected from the sample, the rays of the diverging beams fall on the mirror 4 and further, reflected from the flat mirror 6., are focused in the plane of the beam splitter 9. When moving the movable mirror 1I of the interferometer 8, the path difference between the interfering beams changes, which leads to a change interference pattern in the plane of the receiver 16. Receiver 16 converts optical radiation into an electrical signal carrying information about the thickness of the measured film. 1 hp f-ly. 2 Il. a (C (L
Description
////
СОWITH
4: 44: 4
СА9SA9
фиг.1figure 1
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам дл контрол толщины эпитакси- альных пленок.The invention relates to a measurement technique, namely, devices for controlling the thickness of epitaxial films.
Цель изобретени - повьшение точности и быстродействи измерени - достигаетс обеспечением работы интерферометра в сход щихс пучках, что позвол ет уменьшить размеры опти ческих деталей интерферометра.The purpose of the invention is to increase the accuracy and speed of measurement, which is achieved by ensuring the operation of the interferometer in converging beams, which makes it possible to reduce the size of the optical details of the interferometer.
На фиг.1 изображена оптическа схема устройства дл измерени толщины оптически прозрачных пленок; на фиг.2 - ход лучей, падающих на отраженных от измер емого образца.Fig. 1 shows an optical diagram of a device for measuring the thickness of optically transparent films; Fig. 2 shows the course of the rays incident on reflected from the measured sample.
Устройство содержит осветитель 1 , состо щий из источника 2 ИК-излуче- ни , двух сферических вогнутых зеркал 3,4-и отклон ющих плоских зеркал 5,6, предметньй столик 7 размещени измер емого образца, интерферометр 8 состо щий из светоделител 9 и двух сферических вогнутых зеркал 10,11, одно из которых, например, зеркало 11, закреплено на подвижном штоке 12 в аэростатических направл ющих 13, приемник 14 ИК-излучени , состо щий из фокусирующего элемента 15 и собThe device contains an illuminator 1, consisting of a source of 2 IR radiation, two spherical concave mirrors 3,4 and deflecting flat mirrors 5,6, an object table 7 for placing the measured sample, an interferometer 8 consisting of a splitter 9 and two spherical concave mirrors 10, 11, one of which, for example, mirror 11, is mounted on movable rod 12 in aerostatic guides 13, IR radiation receiver 14 consisting of focusing element 15 and assembly
ственно приемника 16, блок 17 измере- 30вдоль его оптической оси. Вогнутыеreceiver 16, block 17 is measured along its optical axis. Concave
ни .сферические зеркала 10, 11 имеют одиОсветитель 1 предназначен дл ос: наковые радиусы кривизны, вещени измер емого образца, разме- Приемник 14 ИК-излучени служитSpherical mirrors 10, 11 have one illuminator 1 designed for: radii of curvature, broadcasting of the sample to be measured, the receiver 14 IR radiation serves
щенного на предметном столике 7, адл преобразовани оптического излутакже формировани отраженного от об- jjчени , полученного путем сложени в разца излучени . Источник 2 служитon the stage 7, after the conversion of the optical output, as well as the formation of the reflection reflected from the jj structure, obtained by adding the radiation into the sample. Source 2 serves
светоделителе 9 интерферирующих пучков , в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности ИК-излучени , при этом линза 15 служит дл фокусировани ИК-излучени в плоскости собственного приемника 16. Конструктивно фокусирующа линза 15 выполнена из германи , диаметр линзы составл ет 20 мм. В качестве собственно приемника 16 использован циро- электрический болометр. the divider 9 of the interfering beams into an electrical signal proportional to the intensity of IR radiation, while the lens 15 serves to focus the IR radiation in the plane of its own receiver 16. The structurally focusing lens 15 is made of germanium, the lens diameter is 20 mm. A cyro electric bolometer was used as the receiver 16 itself.
дл получени полихроматического излучени в ИК-диапазоне спектра. В .качестве источника 2 ИК-излучени использована разогрета до 800 С них- ромова спираль. Сферическое зеркало 3 служит дл фокусировани излучени источника 2 в плоскости измер емого образца, а сферическое зеркало 4 - дл фокусировани отраженного от образца излучени в плоскости светоделител 9 интерферометра 8.to produce polychromatic radiation in the infrared spectrum. As a source of 2 IR radiation, a heated up to 800 ° C spiral was used. The spherical mirror 3 serves to focus the radiation of the source 2 in the plane of the sample being measured, and the spherical mirror 4 to focus the radiation reflected from the sample in the plane of the beam splitter 9 of the interferometer 8.
Плоские зеркала 5,6 служат дл отклонени хода лучей в осветителе.-1 ,Flat mirrors 5.6 serve to deflect the path of the rays in the illuminator. -1
Предметный столик 7 дл размеще- ни измер емого образца находитс в центре кривизны сферических вогнутых зеркал 3,4 осветител 1,The stage 7 for placing the sample to be measured is in the center of the curvature of the spherical concave mirrors 3.4 of the illuminator 1,
Интерферометр 8 предназначен дл определени рассто ни L между двуInterferometer 8 is designed to determine the distance L between two
м интерферирующими волновыми фронтами , образованными измер емым образцом толщиной d с показателем прелом- Ъени п измер емого зпитаксиальногоinterfering wave fronts formed by a measured sample of thickness d with a refractive index n of the measured semitaxial
сwith
10ten
4043240432
сло (см. фиг.2). Светоделитель 9 предназначен дл делени ИК-излучени в направлении зеркал 10,11 с соотношением пропускани к отражению, равным 1:1, а также дл объединени (сложени ).пучков, отраженных от зеркал 10,11 с целью получени интер- ферен1щонной картины. Светоделитель 9 размещен на рассто нии от каждого из зеркал 10,11 интерферометра (име5layer (see figure 2). The beam splitter 9 is designed to divide IR radiation in the direction of the mirrors 10.11 with a ratio of transmission to reflection of 1: 1, as well as to combine (add) beams reflected from the mirrors 10.11 to obtain an interferometric pattern. The splitter 9 is located at a distance from each of the mirrors 10.11 of the interferometer (i5
00
5five
етс в виду среднее или нулевое положение подвижного зеркала 11) и зеркала 4 осветител 1, равном радиусу кривизны соответствующего зеркала. Конструктивно светоделитель 9 состоит из двух частей собственно светоделител с нанесенным отражательным покрытием, и компенсатора, вьтолненных в виде дисков. В качестве материала использован йодистьй цезий (CsJ), в качестве отражательного покрыти - германий (Се).This means the average or zero position of the movable mirror 11) and the mirror 4 of the illuminator 1, which is equal to the radius of curvature of the corresponding mirror. Structurally, the beam splitter 9 consists of two parts of the beam splitter itself with a reflective coating applied, and the compensator, made in the form of discs. Cesium iodide (CsJ) was used as a material, germanium (Ce) was used as a reflective coating.
Сферическое вогнутое зеркало 11, закрепленное на подвижном щтоке 12 в аэростатических направл ющих 13 служит дл изменени оптической разности двух интерферируюш 1х волновых фронтов путем перемещени зеркала 11A spherical concave mirror 11 fixed on the movable brush 12 in aerostatic guides 13 serves to change the optical difference of two interfering 1x wavefronts by moving the mirror 11
чени , полученного путем сложени в obtained by adding
светоделителе 9 интерферирующих пучков , в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности ИК-излучени , при этом линза 15 служит дл фокусировани ИК-излучени в плоскости собственного приемника 16. Конструктивно фокусирующа линза 15 выполнена из германи , диаметр линзы составл ет 20 мм. В качестве собственно приемника 16 использован циро- электрический болометр. the divider 9 of the interfering beams into an electrical signal proportional to the intensity of IR radiation, while the lens 15 serves to focus the IR radiation in the plane of its own receiver 16. The structurally focusing lens 15 is made of germanium, the lens diameter is 20 mm. A cyro electric bolometer was used as the receiver 16 itself.
Блок 17 измерени служит дл управлени перемещением подвижного зеркала 11 интерферометра 8, а также дл анализа интерферограммы и вычислени толщины измер емого эпитаксиаль- ного сло по положени м боковьк пиков интерферограммы.Measurement unit 17 serves to control the movement of the movable mirror 11 of the interferometer 8, as well as to analyze the interferogram and calculate the thickness of the epitaxial layer being measured according to the positions of the lateral peaks of the interferogram.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Измер е мый образец размещают на предметном столике 7. От источника 2 ИК-излучени световой пучок, отклон емый плоским зеркалом 5, направл ет3The measured sample is placed on the stage 7. From the source 2 of the infrared radiation, a light beam deflected by a flat mirror 5 directs 3
с на сферическое вогнутое зеркало 3, которое фокусирует ИК-излучение в плоскости измер емого образца. Отраженные от образца лучи от границы воздух-эпитаксиальньй слой и слой - подложка (см. фиг. 2) расход щимис пучками попадают на зеркало 4. и далее , отразившись от плоского зеркала 6, фокусируютс в плоскости светоде- лител 9, который расщепл ет отраженное от образца излучение на два когерентных расход щихс пзгчка, нап- равл емьк на неподвижное и подвижноеwith a spherical concave mirror 3, which focuses IR radiation in the plane of the sample being measured. The rays reflected from the sample from the air-epitaxial boundary layer and the substrate layer (see Fig. 2) with divergent beams fall onto the mirror 4. and then, reflected from the flat mirror 6, are focused in the plane of the beam splitter 9, which splits the reflected light. from the sample, the radiation on two coherent diverging psgchka, directly on the fixed and mobile
зеркала 10, 11 соответственно. Отра- женные от зеркал 10, 11 пучки снова попадают на светоделитель 9 сход щимис пучками и далее расход щимис пучками (один - пройд через светоделитель 9, другой - отразившись от него) поступают на фокусирующую линзу 15,посредством которой фокусируютс и интерферируют в плоскости приемника 16 ИК-излучени . При перемещении подвижного зеркала 11 вдоль оптической оси на величину + д относительно среднего нулевого положени происходит изменение разности хода L между интерферирующими пзгчка- ми, что приводит к изменению интер- ференционной картины в плоскости приемника 16, причем, как видно на фиг.2,mirrors 10, 11 respectively. Reflected from mirrors 10, 11, the beams again fall on the beam splitter 9 by converging beams and then by diverging beams (one — passing through the beam splitter 9, the other — reflected from it) are fed to the focusing lens 15, through which they focus and interfere in the plane of the receiver 16 infrared radiation. When moving the movable mirror 11 along the optical axis by the magnitude + d relative to the mean zero position, a change in the path difference L between the interfering rods occurs, which leads to a change in the interference pattern in the plane of the receiver 16, and, as can be seen in FIG.
. d (1). d (1)
Отсюда С 9 IFrom here C 9 I
а but
1. Устройство дл измерени толщины оптически прозрачных пленок, содержащее последовательно расположенные осветитель, вьтолненньй в виде источника ИК-излучени и последовательно установленных по ходу излучени плоского зеркала, первого и второго сферически вогнутых зеркал и второго плоского зеркала, предметньш столик, установленньш в центре кривизны первого вогнутого зеркала, интерферометр из двух зеркал, одно из кото рых имеет привод и установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещени вдоль оси интерферометра , и светоделител , установленного на пересечении оптических осей зеркал интерферометра и второго сфе- 25 рически вогнутого зеркала, фокусирующий элемент, приемник ИК-излучени и блок измерени , вход которого г электрически св зан с приводом подвижного зеркала, отличающеет .е. по величине хода и зеркала 11, равной половине разности хода L между интерферирующими пучками, опреде- 40 т.ем, что, с целью повышени точ- л ют толщину d эпитаксиальной пленки.ности и быстродействи измерени .1. A device for measuring the thickness of optically transparent films containing successively located illuminator, irradiated as a source of IR radiation and sequentially arranged along the radiation of a flat mirror, the first and second spherically concave mirrors and the second flat mirror, the object table, installed in the center of curvature of the first a concave mirror, an interferometer of two mirrors, one of which is driven and installed with the possibility of reciprocating movement along the interferometer axis, and a beam splitter installed at the intersection of the optical axes of the interferometer mirrors and the second spherically concave mirror, the focusing element, the IR radiation receiver and the measuring unit, the input of which r is electrically connected with the drive of the movable mirror, is distinguished. by the magnitude of the stroke and the mirror 11, equal to half the difference of the stroke L between the interfering beams, it was determined that, in order to increase, the thickness d of the epitaxial film and the measurement speed were measured.
Приемник 16 преобразует оптическоезеркала интерферометра вьтолнены сфеизлучелие , полученное в результатерически вогнутыми с одинаковой криинтерференции двух волновых фронтов,визной, предметньй столик установлен в электрический сигнал, пропорцио- 45 центре кривизны второго сферически нальный интенсивности излучени , не- сзш1ей информацию о толщине измер емой пленки. Информационна обработка этого сигнала осуществл етс в блоке 17The receiver 16 transforms the optical mirror of the interferometer and the radiation radiation obtained in the resultantly concave from the same two wavefront firing, the visual table is set into an electrical signal, the proportional radiation intensity is measured by the template. The information processing of this signal is carried out in block 17
измерени , который анализирует интерг5окала осветител , равном радиусу криферограмму , определ ет ее боковыевизны соответствующих зеркал. пики (максимумы) и по их положени м 2. Устройство поп.1,отличанаходит величину 2 и и далее, с уче-ю щ е е с тем, что сферическиеthe measurement, which analyzes the illumination interglasses equal to the radius of the cryferogram, determines its lateral visibility of the corresponding mirrors. peaks (maxima) and by their positions 2. The device is pop.1, differs by a value of 2 and further, taking into account that spherical
том выражени (2), вычисл ет значениезеркала осветител выполнены с одитолщины зпитаксиальной пленки.наковой кривизной.The volume of expression (2), calculates the value of the mirror of the illuminator, is made from the single thickness of the opticial film on the same curvature.
вогнутого зеркала осветител , а светоделитель установлен на рассто нии от каждого из зеркал интерферометра и второго сферического вогнутого зерТехнические преимущества предложенного устройства дл измерени толщины оптически прозрачных пленок заключаютс в обеспечении предпосылок дл повьшени точности изготовлени поверхностей оптических деталей путем уменьшени их размеров (световых диаметров) за счет реализации работы в сход щихс пучках, а также в уменьшении времени хода подвижного зеркала за счет снижени его массогабаритных показателей.a concave mirror illuminator, and a beam splitter installed at a distance from each of the interferometer mirrors and a second spherical concave mirror. The technical advantages of the proposed device for measuring the thickness of optically transparent films are to provide the prerequisites for improving the accuracy of manufacturing the surfaces of optical parts by reducing their dimensions (light diameters) by the implementation of work in converging beams, as well as in reducing the travel time of the movable mirror due to the reduction of its mass-beam tnyh indicators.
изобретени the invention
Формула Formula
1. Устройство дл измерени толщины оптически прозрачных пленок, содержащее последовательно расположенные осветитель, вьтолненньй в виде источника ИК-излучени и последовательно установленных по ходу излучени плоского зеркала, первого и второго сферически вогнутых зеркал и второго плоского зеркала, предметньш столик, установленньш в центре кривизны первого вогнутого зеркала, интерферометр из двух зеркал, одно из кото рых имеет привод и установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещени вдоль оси интерферометра , и светоделител , установленного на пересечении оптических осей зеркал интерферометра и второго сфе- рически вогнутого зеркала, фокусирующий элемент, приемник ИК-излучени и блок измерени , вход которого г электрически св зан с приводом подвижного зеркала, отличающее т.ем, что, с целью повышени точ- ности и быстродействи измерени .1. A device for measuring the thickness of optically transparent films containing successively located illuminator, irradiated as a source of IR radiation and sequentially arranged along the radiation of a flat mirror, the first and second spherically concave mirrors and the second flat mirror, the object table, installed in the center of curvature of the first a concave mirror, an interferometer of two mirrors, one of which is driven and installed with the possibility of reciprocating movement along the interferometer axis, and a beam splitter installed at the intersection of the optical axes of the interferometer mirrors and the second spherically concave mirror, the focusing element, the infrared radiation receiver and the measuring unit whose input r is electrically connected to the drive of the movable mirror, i.e. - nosti and speed of measurement.
визной, предметньй столик установлен центре кривизны второго сферически Visny, object table is set to the center of the curvature of the second spherically
вогнутого зеркала осветител , а светоделитель установлен на рассто нии от каждого из зеркал интерферометра и второго сферического вогнутого the concave mirror of the illuminator, and the beam splitter is located at a distance from each of the interferometer mirrors and the second spherical concave
фие.2FI.2
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864030564A SU1374043A1 (en) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | Device for measuring thickness of optically transparent films |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864030564A SU1374043A1 (en) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | Device for measuring thickness of optically transparent films |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1374043A1 true SU1374043A1 (en) | 1988-02-15 |
Family
ID=21223926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864030564A SU1374043A1 (en) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | Device for measuring thickness of optically transparent films |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1374043A1 (en) |
-
1986
- 1986-02-26 SU SU864030564A patent/SU1374043A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИК-толщиномер 09ИТ-50-001 (78): Техническое описание. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5015096A (en) | Method and apparatus for testing optical components | |
EP0676629B1 (en) | Refractive index measurement of spectacle lenses | |
US4818108A (en) | Phase modulated ronchi testing of aspheric surfaces | |
EP0449335A2 (en) | Interferometer | |
JPH09504875A (en) | Equipment for refractive index measurement | |
US3861801A (en) | Device for sampling laser beams | |
US4585345A (en) | Double beam interferometer using refractive scanning method | |
US3895872A (en) | Optical speed-measuring devices and methods for maximizing their accuracies | |
SU1374043A1 (en) | Device for measuring thickness of optically transparent films | |
CN1431477A (en) | Point diffraction interferometer for detecting surface shape | |
US3263087A (en) | Electro-optical distance gage | |
US4125778A (en) | Apparatus for laser anemometry | |
CN215865737U (en) | Lens refractive index measuring device | |
US3122601A (en) | Interferometer | |
RU183150U1 (en) | AUTOCOLLIMATION INTERFEROMETRIC DEVICE FOR CENTERING OF OPTICAL ELEMENTS | |
JPH0327854B2 (en) | ||
Murty et al. | Method for measurement of parallelism of optically parallel plates | |
RU2025656C1 (en) | Device for non-destructive measuring of thickness of dielectric and semiconductor films in predetermined point | |
SU523274A1 (en) | Interferometer to control the quality of convex hyperbolic mirrors of a cassegrain telescope | |
CN107687814A (en) | A kind of measurement apparatus | |
RU101812U1 (en) | DEVICE FOR NON-DESTRUCTIVE MEASUREMENT OF THICKNESS OF DIELECTRIC AND SEMICONDUCTOR FILMS | |
SU1226195A1 (en) | Arrangement for measuring gradient for refractive index | |
SU1744452A1 (en) | Interferometer for inspection of reflecting surface planeness | |
RU131148U1 (en) | DEVICE FOR NON-DESTRUCTIVE MEASUREMENT OF THICKNESS OF DIELECTRIC AND SEMICONDUCTOR FILMS | |
RU2102702C1 (en) | Device for nondestructive measurement of width of dielectric and semiconductor films |