трольній довжині хвилі або на декількох довжинах хвиль. Точнісні можливості і діапазон контрольованих товщин плівок залежить не тільки від точності вимірювання коефіцієнтів пропускання і віддзеркалення, але і від методології проведення контролю. На відміну від попереднього методу даний метод дозволяє контролювати і оптичні постійні шару. В обох вище викладених методах контролю товщини шару на існуючому рівні розвитку техніки легко реалізується автоматичне закінчення осадження шару, що дозволяє виключити помилку оператора. Це особливо важливо при виготовленні багатошарових покриттів і покриттів, що виготовляються з високою швидкістю осадження (одиниці секунд), наприклад напівпрозорих шарів металів. Однак фотометричні методи дозволяють не тільки контролювати товщину шару, а й відслідковувати зміну оптичних постійних шару в процесі його росту. На практиці при контролі оптичних постійних і товщини шару в процесі осадження плівки у вакуумі найбільш прийнятними є фотометричні вимірювання, що проводяться по нормалі до поверхні зразка. В даний час існують різні схеми (малюнок 1.1) проведення фотометричних вимірювань [5, 6]. Найбільш універсальною системою контролю (малюнок 1.2) можна вважати схему, що дозволяє проводити автоматичний контроль осадження, з використанням двох джерел випромінювання та двох пар фотоприймач?? в, що реалізовує одночасний контроль коефіцієнтів пропускання і віддзеркалення на двох довжинах хвиль або коефіцієнтів пропускання, відбиття і зворотного відображення на одній довжині хвилі [7].
Малюнок 1.1 - Функціональна схема вимірювання коефіцієнтів відбиття пропускання і зворотного відображення в процесі нанесення покриття
Малюнок 1.2 - Принципова схема автоматичного контролю осадження
Тип контролю вибирається згідно установці джерел випромінювання і відповідних їм пар фотоприймачів. Схема реалізована таким чином, що з кожним джерелом синхронізована пара фотоприймачів (один для вимірювання коефіцієнта відбиття, інший коефіцієнта пропускання). При відпрацьованому технологічному процесі дана схема дозволяє закінчувати осадження шарів не по контролю екстремуму, а по заданому коефіцієнту відбиття або пропускання, що дозволяє виготовляти неравнотолщінние системи без розрахунку контрольних довжин хвиль для кожного шару.
Оскільки під час випаровування відбувається постійна фонова засвітка фотоприймачів випромінюванням випарників, то вимірювання необхідно проводити модулюючи випромінювання джерел світла. Оскільки необхідно проводити 10 і більше вимірювань в секунду необхідна частота модуляції 10? 30 кГц.
Механічними модуляторами такої частоти не досягти, тому застосовна електрична модуляція джерела світла. По швидкодії з джерел світла підходять світлодіоди і напівпровідникові лазери, оскільки лампи розжарювання володіють великою інерційністю і при електричній модуляції НЕ досягти повної модуляції світлового потоку, і для підвищення рівня змінної складової необхідне підвищення потужності, а газорозрядні лампи (неонові) мають малу яскравість і вимагають складної схеми управління. З фотоприймачів по швидкодії задовольняють фотоелементи вакуумні з коаксіальним виходом призначені для реєстрації коротких світлових імпульсів, фотодіоди і фототранзистори, а також деякі типи фоторезисторів (наприклад, германієві і на основі антімоніда індію) і фотоелектронних помножувачів.
. 2 Фотометричні методи визначення оптичної товщини тонких покриттів
Речовина у вигляді тонкої плівки являє собою своєрідне стан матерії, за своєю структурою і характеристикам часто помітно відрізняється від цієї ж речовини в масі. Тому, якщо відомий показник заломлення, щільність, електропровідність або інші властивості речовини в масі, не можна без достатніх підстав приписувати їх значення тонкій плівці. Дослідження показують, що характеристики плівок надзвичайно чутливі до умов, в яких вони отримані. Цим пояснюються значні розбіжності в оптичних та інших фізичних постійних плівок, що приводяться різними дослідниками для тих же речовин [1].
Оптичні методи визначення товщини тонких плівок або пластин, мабуть, отримали розвиток раніше інших методів. З тих пір як Ньютон виявив, що колір тонких предметів визначається їх товщиною, цей ефект інтенсивно використовується для визначення товщини плівок [8].
При відсутності поглинання оптичними характеристиками тонкої плівки служать показник заломлення і товщина (геометрична або оптична). Властивості тонкої плівки як оптичної системи залежать від властивостей навколишнього середовища, від характеристик джерела і приймача випромінювання. Якщо товщина плівки порівнянна з довжиною хвилі випромінювання, то спостерігаються в ній явища інтерференції і поляризації світла можна використовувати для визначення зазначених...
