SU1717976A1

SU1717976A1 - Способ контрол температуры

Info

Publication number: SU1717976A1
Application number: SU884498008A
Authority: SU
Inventors: Юлий Иннокентьевич Асалханов; Александр Ангарданович Алсагаров; Игорь Иванович Домбровский
Original assignee: Восточно-Сибирский технологический институт
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1992-03-07

Abstract

Изобретение относитс к физической оптике и может быть использовано дл измерени температуры поверхности пластин монокристаллов, в частности монокристаллического кремни . Целью изобретени вл етс расширение диапазона измер емых температур путем смещени его нижнего предела и повышение точности. Дл этого на предварительно отполированную и очищенную от оксидных пленок и адсорбированных газов поверхность направл ют луч пол ризованного света под углом 70 - 73&deg; относительно нормали, вращают плоскость пол ризации падающего луча до получени линейной пол ризации отраженного светового луча, после чего гас т интенсивность отраженного луча до получени минимального тока фотоприемника, затем нагревают пластину и по величине тока фотоприемника определ ют ее температуру . 1 ил.

Description

Изобретение относитс к физической оптике и может быть использовано дл измерени температуры пластин монокристаллов , в частности монокристаллического кремни .

Известен бесконтактный способ регистрации температуры поверхности твердых тел, в частности пластин монокристаллического кремни , основанный на сравнении светимости эталонного источника со светимостью нагреваемого образца,

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс бесконтактный способ регистрации температуры твердых тел, основанный на влении изменени состо ни пол ризации светового луча при прохождении им кристаллов, обладающих двойным лучепреломлением и нагреваемых лазерным лучом большой мощности, проход щим вдоль того же направлени , что и измерительный луч.

Недостатком известного способа вл етс невозможность его использовани дл контрол температуры непрозрачных кристаллов. Кроме того, способ может примен тьс дл контрол температуры лишь кристаллов, обладающих двойным лучепреломлением.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона измер емых температур путем смещени его нижнего предела и повышени точности.

Способ контрол температуры поверхности пластин монокристаллического кремни осуществл етс следующим образом.

Поверхность кристалла предварительно оптически полируют, затем помещают ее в высокий вакуум и производ т очистку ее поверхности от адсорбированных газов и окислов, после чего на поверхность пласти 4

X О 4 О

ны направл ют луч линейно пол ризованного света под углом 70 - 73° относительно нормали к поверхности пластины, затем вращают плоскость пол ризации падающего света, измен ют эллиптическую пол ри- 5 зацию отраженного светового луча на линейную, после чего гас т интенсивность отраженного луча света до момента регистрации минимального тока фотоприемника, после чего осуществл ют нагрев пластины 10 и по величине тока фотоприемника суд т о температуре ее поверхности.

На чертеже представлена схема устройства , реализующего данный способ.

Устройство содержит лазер 1, четверть- 15 волновые пластины 2 и 3, пол ризатор 4, анализатор 5, фотоприемник 6, регистратор 7, объект 8 измерени , вакуумную камеру 9, смотровые окна 10 и 11, нагреватель 12.

Луч от лазера 1 через четвертьволновую 20 пластину 2 и пол ризатор 4 через смотровое окно 10 направл ют под углом 70 - 73° относительно нормали на объект 8, установленный в вакуумной камере. При этом важно, чтобы при изменении азимута пло- 25 скости пол ризации интенсивность падающего на образец света не измен лась. Это достигаетс следующим образом. Излучение лазера имеет линейную пол ризацию и при пропускании его через пол ризатор 4 30 интенсивность прошедшего света при вращении пол ризации измен етс в соответ- ствии с законом Малюса.

С целью устранени данного нежелательного эффекта на пути луча лазера перед 35 входом его в пол ризатор 4 устанавливаетс (фазова )четвертьволнова пластина 2 дл используемой длины световой волны. Направлени кристаллических осей данного дво копреломл ющего кристалла уста- 40 навливаютс под углом 45° относительно плоскости пол ризации лазерного луча. В этом случае свет на выходе четвертьволновой пластины 2 имеет круговую пол ризацию и интенсивность света, прошедшего 45 далее через пол ризатор 4, уже не зависит от угла между плоскостью пол ризации лазерного луча и плоскостью пропускани пол ризатора , что существенно упрощает применение способа.50

Отраженный от объекта 8 луч через окно 11, вторую четвертьволновую пластину 3 и анализатор 5 попадает на приемник 6 излучени , соединенный с регистратором 7.

Отраженный от образца свет имеет в 55 случае непрозрачных кристаллов или поглощающих поверхностей эллиптическую пол ризацию. При этом ориентаци осей эллипса пол ризации отраженного света зависит как от значений оптических

посто нных поверхности образца, угла падени света на образец, длины волны используемого излучени , так и от азимута плоскости пол ризации падающего на образец света. Измен азимут пол ризации падающего на образец света и измен тем самым пространственную ориентацию осей эллипса пол ризации отраженного света, добиваютс совмещени его осей с направлением .кристаллических осей второй четвертьволновой пластины 3, азимут которой посто нно фиксирован в данном случае и составл ет угол, равный ± 45° относительно плоскости падени светового луча.

Если оси эллипса и оси пластины 3 совпадают , то свет на выходе четвертьволновой пластины имеет линейную пол ризацию, что обнаруживаетс с помощью анализатора 5 путем установки азимута плоскости его пропускани в положение, при котором световой поток, проход щий через анализатор, будет минимальным, что обнаруживаетс с помощью фотоприемника 6, установленного после анализатора. Затем осуществл етс нагрев образца нагревателем 12 и при фиксированных азимутах пол ризатора 4, анализатора 5 и четвертьволновых пластин 2 и 3 регистрируетс приращение тока фотоприемника 6, вызванное поворотом осей эллипса пол ризации отраженного света. По величине приращени тока фотоприемника суд т об изменении температуры поверхности .

Если при нагретом образце произвести поворот плоскости пол ризации падающего на образец света, то, как показывают измерени , ток фотоприемника возвращаетс к первоначальному минимальному значению (в области температур, когда свечение образца мало). Данное обсто тельство свидетельствует о том, что при нагреве поверхности отношение осей эллипса пол ризации отраженного от образца света не измен етс , а происходит поворот осей эллипса относительно неподвижных осей четвертьволновой пластины. При этом угол поворота измен етс , как показывают измерени , пр мо пропорционально изменению температуры.

Claims

Формула изобретени Способ контрол температуры поверхности пластин монокристаллов, предусматривающий нагрев пластины и контроль за изменением ее температуры, заключающийс в направлении на кристалл луча пол ризованного света и измерении изменени пол ризации прошедшего или отраженного луча, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона измер вмыхтемператур путем смещени его нижнего предела и повышени точности, на предварительно отполированную и очищенную от окисных пленок и адсорбированных газов поверхность пластины кристалла луч линейно пол ризованного света направл ют под углом 70 - 73° относительно нормали к поверхности пластины, вращают плоскость пол ризации падающего луча и измен ют эллиптическую пол ризацию отраженного светового луча на линейную, после чего гас т интенсивность отраженного светового луча до момента регистрации минимального тока фотоприем.ника, затем нагревают пластину и по величине тока фотоприемника определ ют температуру пластины.