5. Метод рентгенівського випромінювання

Крім видимого світла, для контролю товщини плівки, нанесеної на ізоляційну підкладку, можуть використовуватися рентгенівські промені. В основі цього методу лежить зміна інтенсивності рентгенівських променів в результаті їх поглинання при проходженні через плівку. Поглинання це можна сильно збільшити, якщо кут нахилу пучка рентгенівських променів до поверхні плівки буде дуже малий. У цьому випадку шлях, пройдений пучком променів, складе:

, (2.5.1)

де – товщина плівки. Якщо по один бік від підкладки розташувати джерело рентгенівських променів і лічильник Гейгера–Мюллера, то товщина металевої плівки може бути знайдена з рівняння

(2.5.2)

де і – інтенсивності променів, відбитих від покритої та непокритої підкладки; – коефіцієнт поглинання; – щільність плівки.

Описаний метод застосовується до металевих плівок, нанесеним на ізоляційну підкладку, і дозволяє вимірювати плівки товщиною від 1 до 100 мкм за умови, що товщина плівки складає більше 1% від товщини підкладки.

6. Магнітно-електричний метод

В основі методу лежить залежність концентрації носіїв струму в тонкій плівці від її товщини. Концентрація носіїв струму пропорційна питомій електропровідності, яка визначається із значення рухливості.

Вимірювання рухливості зводиться до виміру напруги Холла з рівняння:

(2.6.1)

де – довжина плівки;

– ширина плівки;

– напруга на кінці плівки;

– напруженість магнітного поля.

Рисунок 2.6.1 – Розташування електродів на підкладці датчиків Холла

На рисунку 2.6.1 показано розташування електродів на підкладці. Електроди 2 і 4 призначені для вимірювання напруги Холла, а електроди 1 і 3 для пропускання струму через зразок. Електроди зазвичай виготовляються шляхом вжигання срібної пасти або ж шляхом термічного напилювання у вакуумі.

Прилад для напилювання являє собою вертикально розташований скляний циліндр. На верхньому шліфі монтуються підкладки. На нижньому – тигель з випаровуваємою речовиною. Та частина циліндра, в якій розташовуються підкладки, знаходиться в магнітному полі зовнішнього соленоїда. В якості реєструючого приладу може використовуватися електронний автоматичний самописний потенціометр[5].

Основною перевагою методу є вимірювання товщини плівки і швидкості осадження безпосередньо в процесі напилювання, а недоліком є складність процесу вимірювання.

7. Резистивний метод

В основі резистивного методу лежить залежність між товщиною і опором металевої плівки. При цьому товщина металевої плівки визначається за формулою:

(2.7.1)

де – питомий опір;

і – відповідно довжина і ширина плівки;

– поверхневий опір плівки.

Насправді, лише для деяких плівок провідність мало відрізняється від провідності вихідного матеріалу. Таким матеріалом, наприклад, є плівки на основі залізонікелевих сплавів, у яких зміни товщини становлять від 400 Å до 10000 Å.

(1 – підкладка із кварцового скла; 2 – смужка з алюмінію; 3 – контактні площадки; 4 – розподіл електричного поля між смугами)

Рисунок 2.7.1 – Вимірювальний конденсатор гребінчастого типу:

Для переважної ж більшості металів має місце суттєва відмінність величин опору і провідності тонких плівок від значення цих величин для масивних шматків металу, в зв'язку з чим доводиться вводити корегуючі коефіцієнти.

Для вимірювання опору плівки безпосередньо в процесі напилювання поруч з напилюваною підкладкою звичайно встановлюється квадратний «свідок» з ізоляційного матеріалу. На його кожусі закріплені широкі пласкі контакти зі срібла, з'єднані з вимірювальним мостом. З огляду на те, що на практиці найчастіше застосовуються великі швидкості напилювання, опір плівки за долі секунди може змінюватися від десятків тисяч до десятих часток Ома, в зв'язку з чим до вимірювальної апаратури пред'являються специфічні вимоги.