[其他]襯底上薄膜的特性監(jiān)測(cè)設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87107260
• 申請(qǐng)日: 1987-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN87107260A
• 公開（公告）日: 1988-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃爾特·迪·麥庫(kù)姆;理查德·迪·沙維;格雷戈里·舒·李;安德魯·韋·魯?shù)婪?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 利比-歐文斯-福特公司
• 主分類號(hào): G01B11/06
• 分類號(hào): G01B11/06;G01N21/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 曹濟(jì)洪,許新根

本發(fā)明是關(guān)于敷在襯底表面的薄膜用的監(jiān)測(cè)設(shè)備，特別是關(guān)于光學(xué)法測(cè)定敷在玻璃板表面上薄膜的特性用的設(shè)備。

薄膜一般是敷在玻璃上來(lái)吸收或反射陽(yáng)光的照射的。薄膜厚度測(cè)定儀在工業(yè)和研究部門具有多種用途。市面上出售有各種這類用途用的裝置。例如，表面輪廓監(jiān)測(cè)器用測(cè)頭跟蹤薄膜表面測(cè)定薄膜蝕刻到襯底處步長(zhǎng)的大小。直接接觸會(huì)使表面變形或損傷，因而在許多情況下都希望有一種非接觸式的測(cè)定方法。根據(jù)薄膜表面反射光進(jìn)行測(cè)定的方法即采用了這類非接觸式探頭。

用光學(xué)測(cè)定薄膜厚度主要有兩種不同的方法。第一種方法叫做橢圓對(duì)稱法，這種方法測(cè)定和比較某給定波長(zhǎng)的反射系數(shù)以及垂直和平行于入射平面的偏振入射角，需要進(jìn)行大量計(jì)算，而且只有當(dāng)憑直覺知道薄膜的厚度是在某一有限范圍（通常在0至3000埃左右）內(nèi)時(shí)才能得出明確的結(jié)果。第二種光學(xué)測(cè)定法是基于波長(zhǎng)和/或與反射率有關(guān)的入射角，這可在薄膜中作為周知的干涉色觀察出來(lái)。雖然這種方法的原理很簡(jiǎn)單，但基于這個(gè)原理的儀器并不便宜。而且最簡(jiǎn)單的儀器甚至不能提供薄膜厚度的直接讀數(shù)。

美國(guó)專利2，655，073公開了上述現(xiàn)有技術(shù)第二種方法所使用的是用反射法測(cè)定透明或半透明板材厚度的光學(xué)厚度測(cè)定儀。這種測(cè)定儀將光從樣品板材上反射到一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的平反射器上。平反射器具有當(dāng)反射光束同相時(shí)能形成干涉條紋的平行表面，且在從樣品反射回來(lái)的光路中轉(zhuǎn)動(dòng)到光束同相形成用以顯示在一鏡面上的條紋時(shí)的角度。反射器的轉(zhuǎn)角即為板材厚度的量度。該專利還介紹了光楔的應(yīng)用，用光楔在反射光束同相時(shí)形成干涉條紋，這時(shí)光楔厚度就與樣品厚度一致。

根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明提供的是一種襯底上薄膜的特選特性測(cè)定設(shè)備，該設(shè)備包括：一掃描頭，安裝得使其可沿距襯底表面一段距離通常為線性的路徑運(yùn)動(dòng);一光源，附在所述掃描頭上;一導(dǎo)光裝置，用以引導(dǎo)所述光源的光束使其照射到襯底表面;一集光裝置，附在所述掃描頭上，用以將襯底表面反射回來(lái)的所述光束的至少一部分收集起來(lái);該薄膜特性測(cè)定設(shè)備的特征在于還包括輸出信號(hào)發(fā)生裝置和薄膜特性測(cè)定裝置。輸出信號(hào)發(fā)生裝置根據(jù)所述收集到的光產(chǎn)生表示所述光束的至少兩種不同特性的輸出信號(hào);薄膜特性測(cè)定裝置則根據(jù)所述輸出信號(hào)測(cè)定在襯底表面上形成的薄膜的至少一種特性。

更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用以掃描和監(jiān)測(cè)諸如b＊值、薄膜邊反射率和涂薄層厚度之類的玻璃條板的特性的在線反射率監(jiān)測(cè)器。掃描頭系安裝得使其可以橫切玻璃條板的移動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)。掃描頭包括一遮光光源和一積分球。遮光光源用以防止系統(tǒng)免受環(huán)境光的影響。積分球有一個(gè)濾光的檢測(cè)器，用以產(chǎn)生表示從玻璃條板外部表面反射回來(lái)的光的“Y”值和“Z”值的信號(hào)。“Y”信號(hào)和“Z”信號(hào)輸入到一個(gè)電子計(jì)算機(jī)中，由該計(jì)算機(jī)計(jì)算出b＊值和涂敷層厚度。有一個(gè)三通道裝置描出b＊值、涂敷層厚度和反射率的曲線。輸入數(shù)據(jù)和計(jì)算出的數(shù)據(jù)進(jìn)一步傳送到更大型的電子計(jì)算機(jī)中，由該計(jì)算機(jī)計(jì)算出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)在遠(yuǎn)處的其它輸出裝置。

附圖中：

圖1是本發(fā)明的在線反射率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方框圖;

圖2是圖1中所示的掃描頭經(jīng)放大的方框圖;

圖3是應(yīng)用本發(fā)明得出的典型b＊值的曲線圖;

圖4是應(yīng)用本發(fā)明得出的典型反射率值的曲線圖;

圖5則是應(yīng)用本發(fā)明得出的典型涂敷層厚度值的曲線圖;

圖1顯示了本發(fā)明在線反射率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方框圖。圖中，按周知的浮法制成的玻璃條板11之類的襯底表示是朝讀者的方向移動(dòng)，從圖中可以看到玻璃條板11的前沿11a，和朝上的外部表面11b，較薄的薄膜涂敷層即敷在外部表面11b上。玻璃條板11在一對(duì)彼此相隔一段距離的豎向延伸的支柱12之間通過。支柱12之間延伸有通常是水平的導(dǎo)軌13，導(dǎo)軌13上裝有一個(gè)掃描頭14。掃描頭14可藉任何周知的動(dòng)力裝置（圖中未示出）沿導(dǎo)軌13從玻璃條板11的一側(cè)到另一側(cè)來(lái)回加驅(qū)動(dòng)。

如下面即將談到的那樣，掃描頭14沿輸出線15和16分別給一對(duì)光學(xué)監(jiān)測(cè)器17和18發(fā)出一對(duì)電信號(hào)。各光學(xué)監(jiān)測(cè)器17和18可以是美國(guó)加利福尼亞州圣莫尼卡市埃迪公司制造的LM-101型光學(xué)監(jiān)測(cè)器。各光學(xué)監(jiān)測(cè)器17和18分別沿線路19和20給微處理機(jī)21發(fā)出模擬輸出信號(hào)。微處理機(jī)21將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并用該數(shù)字值計(jì)算有關(guān)玻璃板11的b＊值和涂敷層厚度的特性信號(hào)信息。微處理機(jī)21所產(chǎn)生的特性信號(hào)數(shù)據(jù)或信息信號(hào)可沿線路22傳送到三通道條形記錄紙記錄器23之類的輸出裝置上，由該記錄器描出b＊值、涂敷層厚度和反射率對(duì)在玻璃條板11的表面11b上進(jìn)行測(cè)量的位置的關(guān)系曲線。