171618. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés rétegvastagság mérésére

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1975. IV. 02. (MA-2670) Közzététel napja: 1977. IX. 28. Megjelent:'1978. IX. 30. 171618 Nemzetközi osztályozás: G 01 B 7/06, G01N 25/32 Feltalálók: dr. Nagy Eleméi akadémikus, gépészmérnök, Szentpáli Béla fizikus, Budapest Tulajdonos: Magyar Tudományos Akadémia Műszaki Fizikai Kutató Intézete, Budapest Eljárás és berendezés rétegvastagság mérésére 1 A találmány tárgya eljárás és berendezés villamosan vezető hordozón levő villamosan vezető réteg vastagságának mérésére. Valamely hordozóra felvitt réteg vastagságának mérése az ismert módszerek szerint több- 5 nyire csak közvetett úton és nehézkesen oldható meg. A tömegmérés és az átlagos sűrűség mérés kivitelezése bonyolult, a szelektív marás csak a minta elroncsolásával végezhető el. Villamosan vezető rétegek vastagságának mérésére alkalmazzák 10 még az örvényáramú módszert, amelynél 10-50 MHz frekvenciájú elektromágneses hullám behatolási mélységének a frekvenciától való függését használják ki. Ennek a mérésnek pontos kivitelezése eléggé nehéz, mivel a mérés a geomet- 15 riai elrendezésre igen érzékeny. A találmány villamosan vezető, pl. vörösréz hordozón levő villamosan vezető, pl. arany réteg vastagságának gyors, roncsolásmentes és nagy érzékenységű meghatározását teszi lehetővé termo- 20 feszültség mérése útján. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha egy villamos vezető réteg-hordozó szerkezeten keresztül hőáramot hozunk létre, a réteg és a hordozó közötti határréteg hőmérséklete a réteg vastagságától fog függeni, és 25 ezt a hőmérsékletet a határrétegen fellépő termofeszültség mérésével lehet meghatározni. A találmány tárgya tehát egyrészt eljárás villamosan vezető hordozón levő legalább egy villamosan vezető réteg vastagságának mérésére, és az 30 jellemzi, hogy a réteg szabad felülete és a hordozó között hőáramot hozunk létre, és mérjük a réteg és a hordozó közötti termofeszültséget. Előnyösen a hőáramot a réteg szabad felületén alkalmazott hőközléssel, pl. hőimpulzussal hozunk létre. A hőimpulzus periodikusan ismétlődő is lehet, és azt célszerűen lézersugárral lehet előállítani. A termofeszültség mérését a réteg szabad felületéhez és a hordozóhoz csatlakoztatott fém szondákon levő feszültség mérésével végezzük. Hőimpulzussal létrehozott hőáram esetén a termofeszültség mérését a szondákon levő feszültség csúcsértékének vagy a csúcspont időbeli késleltetésének mérésével végezhetjük. Ekkor a mérést a szondákon levő feszültség csúcsértékének és egy megválasztott időponthoz tartozó értékének mérésével, vagy a feszültség két megválasztott időponthoz tartozó értékeinek mérése útján, és a két mért érték hányadosának képzésével is elvégezhetjük. Periodikusan ismétlődő hőimpulzusokkal létrehozott hőáram esetén a termofeszültséget a szondákon levő feszültség fáziskésésének vagy amplitúdójának mérésével is meg lehet határozni. Ezt elvégezhetjük pl. a hőimpulzusok periódusidejének változtatásával és a szondákon levő feszültség adott fáziskésésének detektálásával. Abban az esetben, ha stacionárius hőáramot alkalmazunk, a szondákon levő termofeszültség állandósult értékét mérjük. A találmány szerinti eljárás előnyösen alkalmazható differenciális mérési elrendezésben is. Ekkor 171618