JPH03199908A

JPH03199908A - 膜厚計測装置

Info

Publication number: JPH03199908A
Application number: JP34167389A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kobayashi; 裕小林
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-08-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は膜厚計測装置、特に、薄膜化を必要とする半導
体製造分野等に利用される膜厚計測装置に関する。

［従来技術］半導体製造装置において、真空槽内で薄膜を作成する場
合、半導体の製造管理上作成中の薄膜の膜厚を計測する
必要がある。

これを行うために、従来、第７図の装置を用いて膜厚の
計測を行っている。第７図において、水晶振動子１１の
下部には、ばね性の電極１２が取付けられており、この
水晶振動子１１を治具１３に取付け、その上部を蓋１４
で押さえることにより膜厚測定装置を構成する。この膜
厚測定装置を半導体製造装置の真空槽内の薄膜が作成さ
れる位置の近傍に配置し、水晶振動子１１にある電圧を
印加して振動させておく。

この状態で、薄膜の作成を行うと、膜が水晶振動子１１
上にも付着し、その結果、水晶振動子はその質量が変化
するために、固有振動周波数に変化が生じる。したがっ
て、この変化を周波数計等によって検出することにより
、膜厚を測定することができる。

［発明が解決しようとする課題］上記のような従来の膜厚測定装置では、蒸着物を直接水
晶振動子に付着させており、蒸着物の付着による水晶振
動子の周波数変化がある程度大きくなると、周波数変化
が付着量に比例しなくなって使用できなくなるため、高
価な結晶の寿命が短いという問題点がある。また、蒸着
した膜が剥がれたり、他から紛れ込んだ膜の小片が水晶
振動子１１と蓋１４との間に挟まるなどして、誤動作し
、膜厚が測れなくなる場合があった。

本発明は上記のような従来技術の欠点を解消するために
創案されたものであり、高価な結晶を短い寿命で交換す
る必要を無くすとともに、故障を少なくすることができ
る膜厚測定装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を遠戚するために、本発明における膜厚測定装
置は、蒸着物が付着する付着板と、圧電性結晶と、上記
付着板の重量変化を上記圧電性結晶に伝える機構とを有
している。

［作用］上記のように構成された膜厚測定装置は、付着板に膜が
蒸着されることによって重量が変化し、この変化が伝達
機構により圧電性結晶に伝えられる。そして、この重量
変化により圧電性結晶には伸び、縮み、又はねじれなど
の形状変化が起こり、電気分極が生じて電圧が発生する
。この電圧を読み取り、処理することにより膜厚を測定
することができる。

［実施例］本発明の膜厚測定装置の一実施例を第１図、第２図およ
び第３図を用いて説明する。第１図はプローブであり、
蒸着物付着板１が支持具２により支持されている。付着
板１は取り替え可能な板状の物であれば、どのような物
質から戒っていてもよく、また、支持具２はある程度剛
性を持ったもの、例えば、ガラス繊維やグラファイト繊
維を用いることができる。このプローブを第２図に示す
ように、支点３により支持するとともに、支点３の後で
圧電性結晶４を支持具２に固定し、この圧電性結晶４を
ケース５内に収容する。このとき、支点３をスリットと
して兼用することにより、ケース５内には不要な蒸散物
が侵入しないようにすることができる。圧電性結晶４に
はＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ、ＣｄＳなどの種類があり、圧電効
果はっぎの式で表される。

ｐ、＝ｄ工、ＩＴ、４　　（ｉ＝１．２．３、ｊ＝１．
２、・・・・６）ここで、Ｐｌ　：誘電分極、ｄｌｊ：
圧電テンソル、Ｔ、：応力であり、ＺｎＯの場合、ｄ３
ｚ＝−４，７、ｄ３３＝＋１２、ｄｘｓ＝−１２〜−１
７（ＸＩＯ−１２クーロン／ニユートン）である。

一方、第３図に示すように圧電性結晶４には電圧計６が
接続され、この電圧計６の出力が演算回路７に入力され
るとともに、演算回路７の出力が表示回路８に入力され
る。

この膜厚測定装置の使用方法を説明すると、ケース５を
半導体製造装置内に入れ、蒸着物付着板１を薄膜が作成
される位置の近傍に置く。この後、薄膜の製造を行うと
、付着板ｌにも蒸着物が付着し、付着板１の重量が変化
する。この変化が剛性を持った支持具２によって圧電性
結晶４に伝えられ、圧電性結晶４は応力によって伸びを
生じる。これにより、圧電性結晶４は電気分極を生じ、
電圧が発生する。

この電圧が電圧計６に入力され、測定された電圧値が演
算回路７により膜厚に変換されて表示回路８に製造中の
半導体の膜厚が表示される。

そして、付着板１に大量の蒸着物が付着して、測定でき
ないようになったときには、付着板１を新たな付着板と
取り替えることにより、再び膜厚の測定を行うことがで
きる。

第４図は本発明の他の実施例であり、圧電性結晶４が支
点３の前で支持具２に固定されており、また、ケース５
には蒸着物の侵入を防ぐためにスリット９が設けられて
いる。この場合には、付着板１に蒸着物が付着すると、
付着板１の重量変化により圧電性結晶４が縮み、電気分
極により電圧が発生する。

更に、第５図、第６図は本発明の第３、第４の実施例で
あり、第５図では圧電性結晶４に付着板１がつり下げら
れており、付着板ｌに蒸着物が付着すると、圧電性結晶
４に引っ張り応力が働き、電圧が発生する。また、第６
図では、付着板ｌの一方の辺に支持具２が取付けられて
おり、付着板ｌに蒸着物が付着することにより、付着板
ｌが傾（５）（６）き、回転トルクが発生して圧電性結晶４がねじれ、電圧
が発生する。

なお、上記実施例では、圧電性結晶の出力電圧が入力さ
れる電圧計の出力を演算処理して表示回路に表示する例
を説明したが、電圧計の出力を半導体製造装置の制御回
路に入力して薄膜製造の制御に用いることもできる。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明は、蒸着物を圧電性結晶に
直接付着させないため、高価な結晶を短い寿命で交換す
る必要はなく、付着板を交換するだけで十分であるので
、簡便、安価となるとともに、圧電性結晶には膜が付着
しないため、故障を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の膜厚測定装置に使用するプローブの側
面図、第２図は本発明の膜厚測定装置の第一の実施例を
示す図、第３図は本発明の膜厚測定装置の膜厚測定回路
を示すブロック図、第４図、第５図、第６図は本発明の
膜厚測定装置の他の実施例を示す図、第７図は従来の膜
厚測定装置を示す図である。ｌ・・蒸着物付着板、２・・支持具、３・・支点、４・
・圧電性結晶、５・・ケース、６・・電圧計、７・・演
算回路、８・・表示回路、９・・スリット、工ｌ・・水
晶振動子、１２・・ばね性電極、工３・・治具、１４・
・蓋

Claims

【特許請求の範囲】

（１）蒸着物が付着する付着板と、圧電性結晶と、上記
付着板の重量変化を上記圧電性結晶に伝える機構とを有
することを特徴とする膜厚計測装置。