5. Дослідження товщины плівок виміром опору.

При вакуумному напилюванні тонких провідних плівок найбільш доцільно користуватися методом безпосереднього виміру опору плівки, що конденсується, причому у випадку резистивних плівок цей метод в наш час є єдиним.

Датчиком опору, як правило, є контрольний зразок, що представляє собою вузький відрізок підкладки прямокутної форми з металевими контактними площадками на кінцях. Звичайно відстань між контактами такого зразка в кілька разів перевищує ширину смужки a. Опір резистивної плівки виміряється в Омах на квадрат поверхні (ρ0). Перед установкою контрольного зразка на підкладкотримач оператор вимірює число його квадратів l/a і визначає задану величину опору по формулі:

,

де ρ□ - опір квадрата поверхні резистивної плівки, при якому забезпечується необхідна величина опору тонкоплівкових резисторів майбутньої пасивної плати.

У процесі вакуумного напилювання оператор за допомогою омметра безупинно контролює зміну опору контрольного зразка в міру росту плівки й включає привід заслінки при досягненні розрахункового значення R.

Резистивний метод використовується також для непрямого контролю товщини металевих плівок. При цьому використовується такий же контрольний зразок, як і у випадку нанесення резистивних плівок. Товщина плівки h при цьому обчислюється за формулою:

,

де - питомий опір об’ема металу.

Рис. 5.1 Резистивна плівка напилена через маску

№ резистора	R, Oм	Длина l, мм	Ширина a, мм	Толщина пленки, мм
1	10,3	44	3	0,36548
2	9,6	44	2,9	0,419639
3	9,2	44	2,9	0,437885
4	9,1	44	3	0,413675
5	8	44	2,8	0,540179
6	7,9	44	2,8	0,547016
7	8,2	44	2,5	0,661073
8	7,6	44	2,7	0,611508
9	7,7	44	2,6	0,650888
10	8,2	44	2,8	0,527003

6. Дослідження товщины плівок виміром емності.

 

Рис. 6.1 Конструкции тонкопленочных конденсаторов: а-в - плоский с тонкопленочным диэлектриком; г - подложка в качестве диэлектрика конденсатора; д - гребенчатый конденсатор; е — полосковый конденсатор; ж - плоский с компенсатором; з, и - плоские с двусторонним и односторонним расположением выводов; 1 - диэлектрик; 2,3 - обкладки конденсаторов; 4 - подложка ГИС; 5 - компенсатор.

В основу цього методу покладене збільшення ємності планарного конденсатора гребінчатої форми під час осадження на нього діелектричної плівки. У якості провідних обкладок використовуються плівки алюмінію. Необхідна конфігурація обкладок отримана методом фотолітографії. Відстань між смужками і їх ширина рівні приблизно 200 мкм.

При нанесенні діелектричної плівки на такий конденсатор ємність його зростає внаслідок зміни діелектричної проникності

, ,

де ξ – діелектрична проникність матеріалу плівки; h – товщина плівки; - початкова ємність конденсатора.

Швидкість осадження виміряється шляхом диференціювання за допомогою RC-ланцюга посиленого сигналу, що відповідає збільшенню ємності.

Точність цього методу визначається стабільністю початкової ємності, що залежить від стану поверхні підкладки, наявності забруднень і вологи між електродами, від зміни температури.

До недоліків цього методу треба також віднести необхідність калібрування приладу по кожному типу діелектрика, що осаджується.

Радіочастотний метод. Заснований на властивості кварцового кристалічного резонатора змінювати резонансну частоту при нанесенні на його поверхню плівки речовини, що випаровується. Кварцовий резонатор поміщають поруч із підкладкою і включають у контур високочастотного генератора. У міру росту плівки змінюється резонансна частота кварцового кристала й відповідно змінюється частота, що генерується. Зрушення частоти визначається співвідношенням:

,

де й - первісна частота й маса резонатора відповідно; - маса сконденсованої плівки. Знаючи масу й щільність γ матеріалу плівки, товщину визначають за формулою:

,

де S - площа плівки, обложеної на резонатор. Із цих двох співвідношень одержуємо:

.

Величини , , S є постійними, щільність плівки при товщинах більше 300Ǻ також можна вважати постійною, тому зміна частоти залежить від товщини плівки за лінійним законом.

Для виміру товщини досить визначити зрушення частоти резонансу генератора із кварцовим резонатором у контурі, поміщеному в робочій камері в безпосередній близькості від підкладки.

Рис.6.2 Напилений конденсатор