SE456775B - Fotometer foer tjockleksmaetning av optiskt tunna skikt - Google Patents

Description

40 456 775 transmissionsmätningar.

Fotometern enligt uppfinningen är särskilt lämpad för användning vid system för mätning och kontroll av tjockle- ken hos optiskt tunna skikt under deras bildande i vakuum- bestrykningsanläggningar.

En utföringsform av ovan nämnda system, som i och för sig är föremål för SE 7707141-3 (433.003) ringsform av fotometern enligt uppfinningen beskrives i det , och en utfö- följande under hänvisning till bifogade ritning. 1 Fig. 1 visar en vakuum-pâångningsanläggning med den uppfinningsenliga fotometern.

Fig. 2 är ett vertikalsnitt genom en till en enhet sammansatt fotometer.

Fig. 3 är en sektion längs linjen III-III i figur 2.

Fig. 4 visar en sektion längs linjen IV-IV i figur 2.

I fig. 1 betecknas med 10 en vakuum-påângningsanlägg- ning utförd som en klockanläggning och bestående av en va- kuumkammare 11 i form av en klocka, nedtill tillsluten me- delst en vägg 12 som tjänstgör som basplatta för vakuumkam- maren 11. En förângare 13, en avbrottsanordning 14 för ång- strâlen, en substrathållare 15 samt ett mätobjekt 16 är an- ordnade i vakuumkammaren. Mätobjektet kan vara exempelvis ett testglas som lösgjorts från magasinet till en testglas- växlare 17. Avbrottsanordningen 14 består av en bländare 18 som kan svänga över förångaren 13, och en bländardrivning 19. Ovan beskrivna arrangemang utgör teknikens ståndpunkt och är därför endast schematiskt visat.

I vakuumkammaren 11 finns två ljusgenomsläppliga föns- ter 20 och 21 anordnade i axiell riktning relativt varandra.

Det undre fönstret 21 är lokaliserat i väggen 12. En mätljus- källa 22 är anordnad under vakuumkammaren 11 i riktning av den'axel som passerar genom båda fönstren och vidare är en klippningsanordning 24 för mätljusstrålen 23 insatt i vägen för nämnda ljusstråle. Klippningsanordningen består av en av en kvartsstyrd motor driven cylindrisk trumma, vilken på två diametralt motsatta ställen uppvisar slitsar för ljus- strålens passage. _ Mellan klippningsanordningen 24 och det undra fönst- ret 21 finns en strâlningsdelare 25 inrättad i mätljusstrå- 40 456 775 lens 23 axel och bestående av en delvis transparent spegel orienterad under en vinkel av 450 relativt mätljusstrålen 23. En del av mätljusstrålen är avlänkad medelst strâlnings- delaren under en vinkel av 90° i pilens 23a riktning och träffar en referensljusmottagare 26 orienterad i riktning mot strâlningsdelaren 25. Den del av mätljusstrålen 23 som tränger igenom strålningsdelaren 25 passerar genom fönst- ret 21 och träffar mätobjektet 16, som likaledes är anbragt i systemets optiska axel. Vid mätobjektet 16 reflekteras återigen återstoden av mätljussstrâlen 23 - åtminstone del- vis - och avlänkas tillbaka längs den optiska axeln 27 till strålningsdelaren 25. Vid strålningsdelaren 25 avböjes den del av mätljusstrålen som kommer ovanifrån 900 i pilens 23b riktning, som är motsatt pilens 23a riktning. Den optiska axeln och strålningsvägarna bildar således ett rätvinkligt kors.

I stràlningsvägen (pilen 23b) finns en mätljusmotta- gare 28a, framför vilken är anordnad en monokromator 29 som "sensibiliserar" mätljusmottagaren för en speciell våg- längd.

Monokromatorn 29 består av ett interferensförlopps- filter, som medelst en stegmotor 30 kan bringas till ett definierat läge relativt mätljusstrâlen som faller in på mätljusmottagaren 28a. Stegmotorn 30 är likaledes endast symboliskt visad. Den erhåller positionsinstruktioner från en digital kontrollenhet 31, som kan pâverkas av en digi- tal omvandlare 32 och har en börvärdesindikator 33 och en ärvärdesindikator 34.

Mätljusmottagaren 28a kan alternativt anbringas i det läge som antydes vid 28b, där den tar emot den del av mät- ljusstrålen 23 som har passerat genom mätobjektet 16 och det övre fönstret 20. Monokromatorn tillordnas härvid ock- så mätljusmottagaren 28b.

Testglasväxlaren 17 är likaledes ansluten till en kontrollenhet 35, försedd med en tryckknapp 36, en icke visad räknare och en räknarindikator 37.

Den elektriska signal som kommer från mätljusmotta- garen 28a (reflexionsmätning) eller 28b (transmissionsmät- ning) tillföres en ingângsförstärkare 39 över en ledning 38. Den av referensljusmottagaren 26 genererade signalen 40 456 775 tillföres via en ledning 40 en kompensationsförstärkare 41, och, parallellt med denna, över en ledning 42 ett trigger- steg 43 som levererar den för i det följande närmare be- skrivna fotometerförstärkaren 46 erforderliga kontrollim- pulsen. En reglerbar spänning för att ändra förstärknings- graden matas till kompensationsförstärkaren 41 över en led- ning 44.

Förstärkarnas 39 och 41 utgångar är pâkopplade en kom- parator 45, vari antingen differensen mellan eller kvoten av båda förstärkarutgångssignalerna kan bildas. Utgângssig- nalen från komparatorn 45 matas till den faskänsliga foto- meterförstärkaren 46, som mottar dess kontrollsignal beträf- fande fasläget från triggersteget 43 över en ledning 47. Fo- tometerförstärkaren 46 får signaler för en ändring av för- stärkningsgraden över en ytterligare ingång i form av en analog spänning.

Utgångssignalen från fotometerförstärkaren 46 är en kontinuerlig signal och överföres till ett differentierings- organ 49, till vilket en digital signal från ett kodorgan 51 överföres via en ytterligare ingång 50, medelst vilket dif- ferentieringsorganets49 tidskonstant kan ändras. En nollde- tektor 52 är förbunden med differentieringsorganet och nämn- da'detektor emitterar alltid en signal vid dess utgång om den differentierade signalen vid differentieringsorganets 49 utgång är noll. Nolldetektorn 52 innefattar en integrerad räknare, som håller fast nollgenomgångens tal, jämför nämn- da tal med ett förvalt tal, och tillåter en signal att emit- teras vid dess utgång när nämnda förvalda tal uppnåtts.

En komparator 53 är anordnad parallellt därmed, i vil- ken fotometerförstärkarens 46 är-intensitetsvärde jämföres med ett förutbestämt analogt bör-intensitetsvärde över en ytterligare ingång 54. Så snart är-intensitetsvärdet uppnår bör-intensitetsvärdet avges en kort puls och matas till en logikkoppling 55, som också håller kvar utgângssignalerna från nolldetektorn 52. Logikkopplingen kan fungera som ett OCH-organ eller ett ELLER-organ, nämligen i förbindelse med aktiveringen eller icke-aktiveringen av nolldetektorn 52 och komparatorn 53.

Fig. 2-4 visar ett utförande av en fotometer enligt föreliggande uppfinning, utformad som en enda konstruktions- 40 456 775 enhet och avsedd att samverka med installationen enligt fig. 1. I fig. 2-4 användes samma hänvisningsbeteckningar som ti- digare.

Av fig. 2 framgår, att mätljuskällan 22, klippningsan- ordningen 24, strålningsdelaren 25, mätljusmottagaren 28a och referensljusmottagaren 26 är monterade i ett ungefärligen korsformigt hölje 60. Höljet självt är sammansatt av flera delar, såsom av en huvudkropp 60a och tre rörformiga organ 60b, 60c och 60d. Den optiska axeln (fig. 1) sammanfaller med huvudkroppens 60a längdaxel. De rörformiga organens 60b och 60d axlar skär huvudkroppens 60a axel i en rät vinkel.

Det rörformiga organet 60c förlöper också koaxiellt med den optiska axeln och en lins 61 är anordnad däri. Det rörfor- miga organet 60c är försedd med en yttre skruvgänga, medelst vilken den kan inskruvas tillsammans med en förbindningsdel 62, i väggen 12 till vakuumkammaren. En överfallsmutter 63 är för detta ändamål anordnad. I det inre av förbindningsde- len 62 är också det undre fönstret 21 arrangerat, som förlö- per lutande mot den optiska axeln för att undvika störande reflexer. Upp till fönstret 21 är alla delar genom mellan- liggande tätningar (icke visade) vakuumtätt avtätade mot varandra.

Det rörformiga organet 60c bildar en arm till det korsformiga höljet. En kåpa 64, ansluten till huvudkroppen 60a, är orienterad motsatt till organet 60c, och har en ic- ke visad kylfläkt med drivmotor för kylning av mätljuskällan 22. Perforeringar 65 i höljet är inrättade för luftcirkula- tion. Mellan mätljuskällan 22 och klippningsanordningen 24 finns en optisk bländare 66, som kan förskjutas från höljets utsida i radiell riktning relativt huvudkroppen 60a med hjälp av justerskruvar 67 i höljesväggen. Justeringsmöjligheterna framgår av fig. 3.

I Referensljusmottagaren 26 är anordnad på det rörfor- miga organet 60b till vänster i fig. 2. Den elektriska för- bindningen är gjord med en stickproppsanslutning 68. Mono- kromatorn 29 är anordnad inom en slitsformig urtagning i det rörformiga organet 60d som pekar åt höger i fig. 2. En hyl- sa 70, vari mätljusmottagaren 28a är anordnad, är fäst vid yttre änden över en lätt borttagbar bultförbindning 69. En stickproppsanslutning 71 bildar den elektriska förbindningen.

Claims (4)

10 15 20 25 30 456 775 Fotodioder användes lämpligen som mät- och referensljusmot- tagare inom UV-området och s.k. pyroelektriska mottagare inom längre våglängdsområden. Den i fig. 2 visade höljesformen bildar två rätvink- ligt korsande kanaler, vid vars ändar fotometerns aktiva delar är anordnade. Strålningsdelaren 25 är anordnad vid korsningspunkten och är reglerbar med avseende på vinkel- läget. Denna justering sker enligt fig. 4 genom att säkra strâlningsdelaren 25 i en hållare 72, som är fribärande lagrad vid en huvudkroppen 60a genomgående inställningsaxel 73. _ Drivorganen för klippningsanordningen 24 visas i fig. 4. En drivmotor 74 är orienterad i en sidoanordnad höljes- del 75 och är över en axel 76 förbunden med klippningsan- ordningens roterande, cylindriska del. Hål 77 tjänar att släppa igenom mätljusstrålen. Patentkrav

1. Fotometer för tjockleksmätning av optiskt tunna skikt under dessas uppbyggnad i vakuum-bestrykningsanlägg- ningar bestående av en mätljuskälla (22) för utsändning av en ljusstråle, en klippningsanordning (24) anordnad i strålvä- gen,en strålningsdelare (25) anordnad under en vinkel av 450 i mätljusstrålens axel för att rikta en del av strälen mot en referensljusmottagare (26) och för att dirigera återsto- den av strålen mot mätobjektet (16) och en mätljusmottaga- re (28a) för mottagning av ljus som reflekteras av objektet, att mätljuskällan (22), klippningsanordningen (24), strålningsdelaren (25), k ä n n e t e c k n a d -d ä r a v, mätljusmottagaren (28a) och referensljusmottagaren (26) är anordnade i ett ungefärligen korsformigt hölje (60) med strålningsdelaren (25) vid korsningspunkten, varjämte en arm till höljet på avstånd från mätljuskällan är försedd med medel för inbyggnad i en vägg (12) till en vakuumkam- mare (11). 10 15 456 775

2. Fotometer enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att åtminstone förbindningen mellan mätljusmottagaren (28a) och höljet (60) är lätt löstagbart utbildad.

3. Fotometer enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, i radiell verkande med mätljuskällan (22). att den innefattar medel för reglering led från höljets utsida av en bländare (66) sam- k ä n n e t e c k - att den innefattar medel (72, 73) för reglering av strâlningsdelarens (25) vinkelläge från höljets

4. Fotometer enligt kravet 1, n a d d ä r a v, utsida.