Устройство для контроля толщины наносимого вакуумного покрытия

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ НАНОСИМОГО ВАКУУМНОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(72) Авторы Комаров Фадей Фадеевич Пилько Владимир Владимирович Пилько Владимир Владимирович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(57) Устройство для контроля толщины наносимого вакуумного покрытия, состоящее из рабочей камеры, реверсивного двигателя с редуктором, прозрачной пластины, закрепленной на его оси вращения, фотоэлемента, источника света, источника осаждаемого материала, порогового устройства с блоком питания, отличающееся тем, что прозрачная пластина частично закрыта экраном с отверстием, а на оси вращения двигателя расположен переменный резистор.(56) 1. Костржицкий А.И., Карпов В.Ф., Кабанченко М.П., Соловьева О.Н. Справочник оператора установок по нанесению покрытий в вакууме. - М. Машиностроение, 1991. С. 105. 2. Бубис И.Я., Вейденбах В.А., Духопел И.И. Справочник технолога-оптика. - Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983 (прототип). 86192012.10.30 Полезная модель преимущественно относится к области технологии нанесения вакуумных покрытий. Известны устройства для контроля толщины наносимого вакуумного покрытия 1,основанные на измерении электрического сопротивления покрытия. Основным недостатком этих устройств является низкая чувствительность при больших толщинах покрытий(свыше 0,1 мкм). Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является установка ВУ-2 М, оснащенная фотометрическим контролем толщины СФКТ 751 В 2, включающая рабочую камеру, реверсивный двигатель с редуктором, прозрачную пластину, закрепленную на его оси вращения, фотоэлемент, источник света, источник осаждаемого материала, пороговое устройство с блоком питания. Основным недостатком установки является невозможность ее использования для контроля толщины непрозрачных вакуумных покрытий толщиной свыше 0,1 мкм. Задачей предлагаемой полезной модели является контроль толщины вакуумных покрытий в широком диапазоне значений. Поставленная задача решается тем, что в устройстве, состоящем из рабочей камеры,реверсивного двигателя с редуктором, прозрачной пластины, закрепленной на его оси вращения, фотоэлемента, источника света, порогового устройства с блоком питания, прозрачная пластина частично закрыта экраном с отверстием, а на оси вращения двигателя расположен переменный резистор. Технический результат достигается за счет того, что при нанесении покрытия уменьшается прозрачность пластины и световой поток сквозь нее уменьшается. При падении светового потока до заданного с помощью порогового устройства уровня с помощью реверсивного двигателя на оптическую ось устройства вводятся прозрачные участки пластины и процесс нанесения покрытия продолжается. При завершении процесса нанесения вакуумного покрытия суммарный угол поворота прозрачной пластины и сопротивление переменного резистора пропорциональны толщине наносимого вакуумного покрытия. В результате применения устройства становится возможным контроль толщины вакуумных покрытий от 0,1 до 5 мкм. Сущность полезной модели поясняется фигурой. Устройство включает рабочую камеру 1 с герметичным разъемом 2, размещенные в камере источник осаждаемого материала 3, источник света 4, экран из непрозрачного материала с отверстием 5, прозрачный диск 6, фотоэлемент 7, реверсивный двигатель 8, переменный резистор 9 и находящееся вне камеры пороговое устройство с блоком питания 10. Устройство работает следующим образом. На этапе нанесения вакуумного покрытия постепенно снижается прозрачность пластины 6 в незащищенной экраном 5 области. По мере увеличения толщины вакуумного покрытия уменьшается световой поток от источника света 4 и величина сопротивления фотоэлемента 7 возрастает. При достижении некоторого заданного верхнего порогового значения сопротивления фотоэлемента 7 срабатывает пороговое устройство 10 и включает питание реверсивного двигателя 8. Реверсивный двигатель 8 начинает вращать прозрачную пластину 6, и световой поток от источника света 4 увеличивается. Сопротивление фотоэлемента 7 падает, достигая некоторого заданного нижнего порогового значения. При этом срабатывает пороговое устройство 10 и отключает питание двигателя. Сопротивление переменного резистора 9 возрастает на величину, пропорциональную толщине нанесенного покрытия. Сопротивление переменного резистора 9 сравнивается пороговым устройством 10 с заданным опорным значением сопротивления. При равенстве их значений вырабатывается сигнал окончания процесса нанесения вакуумного покрытия. Примеры реализации процесса контроля толщины наносимого вакуумного покрытия с помощью заявляемого устройства. 2 86192012.10.30 Пример 1 Партию пластин кремния загружают в рабочую камеру. На пороговом устройстве 10 выставляют опорное сопротивление 3 кОм. Включают магнетронный источник осаждаемого материала (алюминия). По сигналу окончания процесса нанесения вакуумного покрытия выключают магнетронный источник осаждаемого материала. Производят выгрузку партии пластин кремния с нанесенным вакуумным покрытием толщиной 0,1 мкм из рабочей камеры. Пример 2 Партию режущего инструмента загружают в рабочую камеру. На пороговом устройстве 10 выставляют опорное сопротивление 150 кОм. Включают дуговой источник осаждаемого материала (хром). По сигналу окончания процесса нанесения вакуумного покрытия выключают дуговой источник осаждаемого материала. Производят выгрузку партии режущего инструмента с нанесенным вакуумным покрытием толщиной 2,5 мкм из рабочей камеры. Пример 3 Партию электрических контактов загружают в рабочую камеру. На пороговом устройстве 10 выставляют опорное сопротивление 300 кОм. Включают резистивный источник осаждаемого материала (серебро). По сигналу окончания процесса нанесения вакуумного покрытия выключают магнетронный источник осаждаемого материала. Производят выгрузку партии электрических контактов с нанесенным вакуумным покрытием толщиной 5 мкм из рабочей камеры. Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет осуществить контроль толщины вакуумных покрытий в диапазоне от 0,1 до 5 мкм. Оптические измерения,проведенные на нанесенных вакуумных покрытиях интерференционными методами, показали, что точность контроля и воспроизводимость толщины наносимых вакуумных покрытий находятся на уровне 1 . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3