оптичних характеристик [1].
Для роботи в області тонкоплівкових технологій, необхідне отримання плівок з точно відомими значеннями товщин. Розглянемо фотометричний метод визначення товщини напилюваних матеріалів.
Цей метод зазвичай використовується для визначення товщини у непоглощяющіх покриттів. Він заснований на ефекті інтерференції хвиль в плівках, товщини яких порівнянні з довжиною хвилі. У разі непоглощяющіх плівок на діелектричній підкладці, інтерференція призводить до ефектів фарбування. Крім того, важлива відносна величина показників заломлення плівки n р і підкладки n s .
Якщо вимірюється віддзеркалення світла на певній довжині хвилі ? , то при збільшенні товщини плівки в разі n р gt; n s відображення спочатку збільшується (досягаючи максимуму при товщині, рівній ?/4 ), потім зменшується і проходить через мінімум при товщині, рівній ?/2 і т.д. Максимуми будуть спостерігатися при товщині, яка визначається рівністю:
(1.1)
де d - геометрична товщина плівки; m - ціле число.
Мінімуми будуть спостерігатися при товщині, відповідної рівності:
. (1.2)
Якщо вимірюється пропускання світла на певній довжині хвилі ? , то при збільшенні товщини плівки в разі n р gt; n s пропускання спочатку зменшується (досягаючи мінімуму при товщині, рівній ?/4 ), потім збільшується і проходить через максимум при товщині, рівній ?/2 і т.д. Мінімуми будуть спостерігатися при товщині, яка визначається рівністю:
, (1.3)
Максимуми будуть спостерігатися при товщині, відповідної рівності:
. (1.4)
Послідовність появи максимумів і мінімумів змінюється на зворотне для n р lt; n s в порівнянні з випадком n p gt; n s .
При інтерференції потужність випромінювання (потік енергії) не знищується, а тільки перерозподіляється. Те, чого бракує в інтерференційних мінімумах, з'являється у вигляді добавки в інтерференційних максимумах.
Принцип дії вимірювача полягає в наступному. Світло від лампи розжарювання, сформований в паралельний пучок лінзою і поворотним дзеркалом через скляне вікно у вакуумній камері направляється на скло, на яке напилюється плівка. Відбитий від неї пучок світла несе інформацію про показник заломлення речовини плівки і її товщині.
Світовий пучок, відбитий від скла з плівкою, виведений за межі вакуумної камери потрапляє в монохроматор, де з усього спектру випромінювання лампи розжарювання виділяється необхідна довжина хвилі. Далі пройшовши вихідну щілину монохроматора, світло потрапляє на фотоелектронний помножувач (ФЕУ), де перетворюється в електричний сигнал, діапазон зміни якого 1? 200 мВ [9].
Розглянемо опис технічно простого фотометричного методу визначення параметрів тонкої плівки: товщини, показника заломлення і коефіцієнта екстинкції в залежності від довжини хвилі.
При проходженні випромінювання через тонку плівку, в ній відбувається інтерференція, викликана багаторазовим перевідбиттів від поверхонь плівки. Інтенсивність відбитого випромінювання визначається різницею фаз хвиль, відбитих від нижньої і верхньої меж розділу плівки і загасанням хвилі. Різниця фаз, у свою чергу, для заданої довжини хвилі, залежить від товщини плівки і її показника заломлення. Таким чином, спектр коефіцієнта відбиття містить у собі інформацію про шуканих параметрах плівки, значення яких можна обчислити шляхом обробки декількох вимірювань для різних довжин хвиль.
Будемо вважати, що підкладка має достатню товщину для того, щоб випромінювання, відбиття від її нижній грані можна було не враховувати. Запишемо амплітудні коефіцієнти відображення кордону розділу повітря - плівка для складових, поляризованих перпендикулярно і паралельно площині падіння [10]:
, (1.5)
, (1.6)
де n 1 =1 - показник заломлення повітря; n 2 , k 2 - показник заломлення і коефіцієнт екстинкції плівки; n 3 - показник заломлення підкладки.
Комплексні значення коефіцієнтів відбиття можна представити у вигляді:
, (1.7)
. (1.8)
Аналогічні вирази можна записати і для другої межі розділу середовищ, плівка - підкладка raquo ;. Кути ? 2 і...
