Quá trình chế tạo màng mỏng quang học, yêu cầu phải khống chế chính xác chiều dày của màng mỏng(
một số ứng dụng yêu cầu sai số ±1nm). Và để đảm bảo cấu trúc của lớp màng mỏng đồng nhất thì cần duy trì tốc độ bốc hơi không đổi trong suốt quá trình.
Hai yêu cầu nêu trên có thể đáp ứng đ−ợc nhờ sử dụng thiết bị đo chiều dày màng mỏng bằng dao động thạch anh XTC/2 của công ty INFICON., Inc. Cảm biến đo có gắn phiến thạch anh dao
động, đ−ợc đặt trong buồng chân không. Phiến thạch anh này có dao động cơ học tự nhiên nhờ hiệu ứng áp điện. Khi vật liệu bốc hơi lắng đọng trên phiến thạch anh, tần số dao động của thạch anh thay đổi tỉ lệ với khối l−ợng vật liệu lắng đọng [76]. Vỏ của cảm biến đo đ−ợc làm mát bằng n−ớc để tránh cho tần số dao động của thạch anh bị nhiệt độ làm cho thay đổi. Cứ sau khoảng thời gian 250ms thiết bị đo lại tính l−ợng khối l−ợng vật liệu lắng đọng lên phiến thạch anh qua sự thay đổi tần số dao động, qua đó tính đ−ợc chiều dày của màng mỏng lắng đọng trên phiến thạch anh và tốc độ lắng đọng của vật liệu. Sự khác nhau giữa giá trị tốc độ lắng đọng đo đ−ợc và giá trị dự kiến đ−ợc dùng để điều khiển dòng điện cấp cho sợi đốt của nguồn bốc hơi chùm tia điện tử nhằm ổn định tốc độ bốc hơi vật liệu. Thời gian của xung nhịp điều khiển là 250ms. Bộ vi xử lí bên trong XTC/2 sẽ tính chiều dày của màng mỏng lắng đọng trên đế căn cứ vào mật độ khối l−ợng của màng và có tính tới sự khác nhau về vị trí giữa cảm biến đo và vị trí đế qua hệ số hiệu chỉnh Tool factor. Hệ số hiệu chỉnh này phải đ−ợc xác định bằng thực nghiệm. Cảm biến đo đ−ợc che nhờ lá thép
không rỉ để khỏi bị bắn phá bởi các ion, do đó mà tránh cho vật liệu bị phún xạ ng−ợc trở lại. Bảng 2.4 tóm tắt các thông số kĩ thuật chủ yếu của thiết bị XTC/2.
Bảng 2.4.Thông số kĩ thuật thiết bị đo chiều dày màng mỏng XTC/2 [ 76]
Đặc tính Thông số
Loại biến tử thạch anh Tần số 6Mhz, mạ vàng Khoảng đo chiều dày 0ữ99,99àm
Độ chính xác đo chiều dày 0,5%
Hiển thị 4 chữ số
Đơn vị đo chiều dày 1A0
Đơn vị đo phân giải 0,1A0
Độ phân giải của bộ chỉ thị tốc độ bốc hơi
0.1A0/giây với tốc độ d−ới 2,5nm/giây
1A0/giây với tốc độ trên 2,5nm/giây Khoảng thời gian xung lấy mẫu và
điều khiển
250ms
Mật độ khối l−ợng 0,8ữ99,99g/cm3 Hệ số quy đổi (Tool Factor) 10ữ399%