JPH0333203B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0333203B2 JPH0333203B2 JP58201506A JP20150683A JPH0333203B2 JP H0333203 B2 JPH0333203 B2 JP H0333203B2 JP 58201506 A JP58201506 A JP 58201506A JP 20150683 A JP20150683 A JP 20150683A JP H0333203 B2 JPH0333203 B2 JP H0333203B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film thickness
- temperature
- crystal
- change
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水晶振動子の温度変化による共振周波
数シフトを補正し正確な膜厚測定を可能とした蒸
着膜厚モニタに関するものである。
数シフトを補正し正確な膜厚測定を可能とした蒸
着膜厚モニタに関するものである。
水晶振動子を用いた蒸着膜厚モニタが、従来か
ら薄膜コーテイングの膜厚および蒸着速度の制御
に広く用いられている。これはATカツトの水晶
振動子板上に蒸着膜が堆積すると、水晶振動子の
厚みすべり振動の共振周波数が堆積膜厚に応じて
シフトする現象を利用し、その共振周波数を測定
することにより蒸着膜の膜厚を知るものである。
ら薄膜コーテイングの膜厚および蒸着速度の制御
に広く用いられている。これはATカツトの水晶
振動子板上に蒸着膜が堆積すると、水晶振動子の
厚みすべり振動の共振周波数が堆積膜厚に応じて
シフトする現象を利用し、その共振周波数を測定
することにより蒸着膜の膜厚を知るものである。
従来この方式の膜厚モニタおよびそれを利用す
る膜厚コントローラは第一図に示す様に構成され
ていた。すなわち真空容器１６の中に配置された
蒸発源１４から蒸着物質が飛び出し、基板１５お
よび水晶振動子２に堆積し薄膜を形成する。水晶
振動子２はリード線３により真空外部に置かれた
共振器４に接続され、堆積した膜厚に応じた周波
数で共振を行う。この共振周波数は周波数カウン
ター５により計数され、この計数値が膜厚演算器
６によつて膜厚に換算され、表示器７により時々
刻々の膜厚として表示される。また膜厚演算器６
の出力は微分器８により膜生成速度に変換され、
望みの膜生成速度との誤差信号が比較器１０によ
り計算されて蒸発源への電力供給電源１２へ送ら
れ、蒸発源電力供給電源１２の電力を可変し、蒸
着の速度すなわち膜生成速度を一定に制御する様
に働く。一方膜厚演算器６からの膜厚信号は比較
器９に送られ、あらかじめ設定された望みの膜厚
に達するとシヤツター駆動電源１１に信号が送ら
れ、シヤツター１３を閉じて蒸発源から蒸発物質
を遮断し、所要の膜厚に於いて蒸着を終了せしめ
る。
る膜厚コントローラは第一図に示す様に構成され
ていた。すなわち真空容器１６の中に配置された
蒸発源１４から蒸着物質が飛び出し、基板１５お
よび水晶振動子２に堆積し薄膜を形成する。水晶
振動子２はリード線３により真空外部に置かれた
共振器４に接続され、堆積した膜厚に応じた周波
数で共振を行う。この共振周波数は周波数カウン
ター５により計数され、この計数値が膜厚演算器
６によつて膜厚に換算され、表示器７により時々
刻々の膜厚として表示される。また膜厚演算器６
の出力は微分器８により膜生成速度に変換され、
望みの膜生成速度との誤差信号が比較器１０によ
り計算されて蒸発源への電力供給電源１２へ送ら
れ、蒸発源電力供給電源１２の電力を可変し、蒸
着の速度すなわち膜生成速度を一定に制御する様
に働く。一方膜厚演算器６からの膜厚信号は比較
器９に送られ、あらかじめ設定された望みの膜厚
に達するとシヤツター駆動電源１１に信号が送ら
れ、シヤツター１３を閉じて蒸発源から蒸発物質
を遮断し、所要の膜厚に於いて蒸着を終了せしめ
る。
従来の方式による欠点は次の如くである。水晶
振動子の共振周波数は良く知られている様に大き
な温度係数を持つため、蒸発源１４からの輻射熱
あるいは基板加熱用のヒーター１７からの輻射熱
により水晶振動子２の温度が変化すると、膜厚の
変化とは無関係に共振周波数が変化し、膜厚測定
に誤差をもたらし、ひいては膜生成速度制御およ
び膜厚の終点検出に重大な誤差を生じる。特にス
パツタリングによる膜生成に於いては、蒸発源か
らの輻射熱が大きく又膜生成速度自体が小さい為
に膜生成速度の制御に於いて重大な誤差をもたら
すことになる。例えば35゜17′のカツトアングルを
持つATカツトの水晶振動子に於いては、水晶板
温度が20℃から100℃に上昇すると約70ppmの周
波数シフトを生じる。この変化分は例えばアルミ
ニウムの膜厚に換算すると250A°もの膜厚変化に
相当する為、精密な生成速度および膜厚の制御を
行う上で大きな障害となる。
振動子の共振周波数は良く知られている様に大き
な温度係数を持つため、蒸発源１４からの輻射熱
あるいは基板加熱用のヒーター１７からの輻射熱
により水晶振動子２の温度が変化すると、膜厚の
変化とは無関係に共振周波数が変化し、膜厚測定
に誤差をもたらし、ひいては膜生成速度制御およ
び膜厚の終点検出に重大な誤差を生じる。特にス
パツタリングによる膜生成に於いては、蒸発源か
らの輻射熱が大きく又膜生成速度自体が小さい為
に膜生成速度の制御に於いて重大な誤差をもたら
すことになる。例えば35゜17′のカツトアングルを
持つATカツトの水晶振動子に於いては、水晶板
温度が20℃から100℃に上昇すると約70ppmの周
波数シフトを生じる。この変化分は例えばアルミ
ニウムの膜厚に換算すると250A°もの膜厚変化に
相当する為、精密な生成速度および膜厚の制御を
行う上で大きな障害となる。
本発明は上記水晶振動子の温度変化による膜厚
測定誤差を補正する手段を与え、正確な膜厚測定
と精密な膜生成速度および膜厚制御を可能にする
膜厚モニタを提供するものである。以下本発明を
実施例を用いて説明する。
測定誤差を補正する手段を与え、正確な膜厚測定
と精密な膜生成速度および膜厚制御を可能にする
膜厚モニタを提供するものである。以下本発明を
実施例を用いて説明する。
第２図は本発明の一実施例である。本実施例に
於いては、膜厚測定用の水晶振動子２に近接して
もう一枚の水晶振動子２′が配置される。水晶振
動子２′には例えば熱電対の様な温度測定素子２
０が充分な熱的接触を保つて取り付けられ、真空
容器外に置かれた温度計２１によりその温度が測
定される。水晶振動子２′は水晶振動子２と熱的
に同等の環境に置かれる様考慮されるので、その
温度は膜厚測定に供する水晶振動子２の温度をほ
ぼ正確に表わすことになる。膜厚測定用の水晶振
動子２は共振器４により、蒸着された膜厚と水晶
板の温度に応じた共振周波数により振動せしめら
れ、その共振周波数は周波数カウンター５により
計数され膜厚演算器６に信号として送られる。膜
厚演算器６では、温度計２１からの信号と、あら
かじめ記憶された水晶振動子の温度係数を用い
て、水晶振動子２の温度変化に対する周波数変化
分が計算され、周波数カウンター５の出力信号か
ら温度変化による分を取り除き、これを膜厚変化
による周波数変化分のみにして膜厚に変換を行い
表示器７により表示する。
於いては、膜厚測定用の水晶振動子２に近接して
もう一枚の水晶振動子２′が配置される。水晶振
動子２′には例えば熱電対の様な温度測定素子２
０が充分な熱的接触を保つて取り付けられ、真空
容器外に置かれた温度計２１によりその温度が測
定される。水晶振動子２′は水晶振動子２と熱的
に同等の環境に置かれる様考慮されるので、その
温度は膜厚測定に供する水晶振動子２の温度をほ
ぼ正確に表わすことになる。膜厚測定用の水晶振
動子２は共振器４により、蒸着された膜厚と水晶
板の温度に応じた共振周波数により振動せしめら
れ、その共振周波数は周波数カウンター５により
計数され膜厚演算器６に信号として送られる。膜
厚演算器６では、温度計２１からの信号と、あら
かじめ記憶された水晶振動子の温度係数を用い
て、水晶振動子２の温度変化に対する周波数変化
分が計算され、周波数カウンター５の出力信号か
ら温度変化による分を取り除き、これを膜厚変化
による周波数変化分のみにして膜厚に変換を行い
表示器７により表示する。
この様に本実施例では、水晶振動子２の共振周
波数の変化に対して、その温度変化による分が補
正され、膜厚の変化による分のみが計算されて膜
厚に変換される為、温度による測定誤差が取り除
かれ、比較器９による膜厚終点検出や、微分器
８、比較器１０および蒸発源電力供給電源１２に
よる膜生成速度の制御を精密に行うことが出来
る。
波数の変化に対して、その温度変化による分が補
正され、膜厚の変化による分のみが計算されて膜
厚に変換される為、温度による測定誤差が取り除
かれ、比較器９による膜厚終点検出や、微分器
８、比較器１０および蒸発源電力供給電源１２に
よる膜生成速度の制御を精密に行うことが出来
る。
第３図は本発明の他の実施例で、本実施例に於
いては膜厚測定用の水晶振動子２に近接してもう
一つの水晶振動子２′が置かれ、リード線３′によ
り真空外に置かれた共振器４′に導かれて、蒸着
膜厚によつて共振周波数が変化しないか殆んど変
化しない−例えば輪郭振動などの−振動モードに
於いて共振を行う。この共振周波数は周波数カウ
ンター５′により周波数信号に変換され、膜厚演
算器６に送られる。一方膜厚測定用の水晶振動子
２は、第２図の実施例の場合と同様に蒸着膜厚と
温度に応じた周波数で共振を行い、その共振周波
数は周波数カウンター５により計数されて膜厚演
算器６に送られる。
いては膜厚測定用の水晶振動子２に近接してもう
一つの水晶振動子２′が置かれ、リード線３′によ
り真空外に置かれた共振器４′に導かれて、蒸着
膜厚によつて共振周波数が変化しないか殆んど変
化しない−例えば輪郭振動などの−振動モードに
於いて共振を行う。この共振周波数は周波数カウ
ンター５′により周波数信号に変換され、膜厚演
算器６に送られる。一方膜厚測定用の水晶振動子
２は、第２図の実施例の場合と同様に蒸着膜厚と
温度に応じた周波数で共振を行い、その共振周波
数は周波数カウンター５により計数されて膜厚演
算器６に送られる。
周波数カウンター５′からの信号は上記した様
に膜厚によらず温度にのみ依存する為、演算器６
の中であらかじめ記憶された水晶振動子２′の振
動モードに於ける温度係数により水晶振動子２′
の温度が計算され、この温度を水晶振動子２の温
度とみなしてやはりあらかじめ記憶されている水
晶振動子２の振動モードに於ける温度係数の値か
ら、水晶振動子２の共振周波数の変化分のうち温
度変化による分が計算され、全体の周波数変化か
ら取り除かれた後に膜厚に変換され、表示器７に
よつて表示される。この様に本実施例に於いて
も、温度変化による周波数変化分が補正され、正
確な膜厚測定および制御が可能となる。
に膜厚によらず温度にのみ依存する為、演算器６
の中であらかじめ記憶された水晶振動子２′の振
動モードに於ける温度係数により水晶振動子２′
の温度が計算され、この温度を水晶振動子２の温
度とみなしてやはりあらかじめ記憶されている水
晶振動子２の振動モードに於ける温度係数の値か
ら、水晶振動子２の共振周波数の変化分のうち温
度変化による分が計算され、全体の周波数変化か
ら取り除かれた後に膜厚に変換され、表示器７に
よつて表示される。この様に本実施例に於いて
も、温度変化による周波数変化分が補正され、正
確な膜厚測定および制御が可能となる。
第４図は本発明のもう一つの実施例を示す。本
実施例に於いては、水晶振動子２の温度は直接測
定される。水晶振動子２はリード線３により真空
外に置かれた二つの共振器４および４′に、スイ
ツチ３１により交互に接続される。接続切換の制
御は膜厚演算器６が行なう。共振器４は蒸着膜厚
に応じて共振周波数の変化する厚みすべり振動の
モードに於いて水晶振動子２を共振せしめ、一方
共振器４′は蒸着膜厚に共振周波数が依存しない
か殆んど依存しない別の振動モードで水晶振動子
２を共振せしめる。スイツチ３２は周波数カウン
タ５への入力信号を共振器４の出力と共振器４′
の出力へ交互に切り換える働きをし、スイツチ３
１とスイツチ３２は互いに同期して繰り返し接続
の切り換えを行う。これらスイツチの切り換えの
周期の前半に於いて、水晶振動子２は共振器４′
に接続され、また周波数カウンタ５は共振器４′
に接続される。この半周期の間、周波数カウンタ
５は水晶振動子２の膜厚によらず温度にのみ応じ
た共振周波数を計数し、演算器６に信号を送る。
演算器６では、あらかじめ記憶されている水晶振
動子２のこの振動モードに於ける温度係数によ
り、水晶振動子２の温度変化を計算し、その温度
に対する厚みすべり振動の共振周波数変化分を算
出し記憶する。
実施例に於いては、水晶振動子２の温度は直接測
定される。水晶振動子２はリード線３により真空
外に置かれた二つの共振器４および４′に、スイ
ツチ３１により交互に接続される。接続切換の制
御は膜厚演算器６が行なう。共振器４は蒸着膜厚
に応じて共振周波数の変化する厚みすべり振動の
モードに於いて水晶振動子２を共振せしめ、一方
共振器４′は蒸着膜厚に共振周波数が依存しない
か殆んど依存しない別の振動モードで水晶振動子
２を共振せしめる。スイツチ３２は周波数カウン
タ５への入力信号を共振器４の出力と共振器４′
の出力へ交互に切り換える働きをし、スイツチ３
１とスイツチ３２は互いに同期して繰り返し接続
の切り換えを行う。これらスイツチの切り換えの
周期の前半に於いて、水晶振動子２は共振器４′
に接続され、また周波数カウンタ５は共振器４′
に接続される。この半周期の間、周波数カウンタ
５は水晶振動子２の膜厚によらず温度にのみ応じ
た共振周波数を計数し、演算器６に信号を送る。
演算器６では、あらかじめ記憶されている水晶振
動子２のこの振動モードに於ける温度係数によ
り、水晶振動子２の温度変化を計算し、その温度
に対する厚みすべり振動の共振周波数変化分を算
出し記憶する。
スイツチの切換え周期の後半に於いては、水晶
振動子２は共振器４に接続され、また周波数カウ
ンタ５は共振器４に接続される。この時周波数カ
ウンタ５は水晶振動子２の厚みすべり振動の共振
周波数を計数する。この共振周波数は水晶振動子
２の蒸着膜厚に応じた分と温度に応じた分を含ん
でいる。この信号は演算器６に送られ、前半の周
期に於いて計算され記憶された、温度変化による
周波数変化分で補正をされて膜厚による分のみと
なつた周波数変化が膜厚に換算され表示器７に表
示される。以上の周期を繰り返しながら、時々
刻々の膜厚が温度変化分の補正をされて正確に測
定されこれによつて精密な終点検出および膜生成
速度の制御を行うことが可能となる。
振動子２は共振器４に接続され、また周波数カウ
ンタ５は共振器４に接続される。この時周波数カ
ウンタ５は水晶振動子２の厚みすべり振動の共振
周波数を計数する。この共振周波数は水晶振動子
２の蒸着膜厚に応じた分と温度に応じた分を含ん
でいる。この信号は演算器６に送られ、前半の周
期に於いて計算され記憶された、温度変化による
周波数変化分で補正をされて膜厚による分のみと
なつた周波数変化が膜厚に換算され表示器７に表
示される。以上の周期を繰り返しながら、時々
刻々の膜厚が温度変化分の補正をされて正確に測
定されこれによつて精密な終点検出および膜生成
速度の制御を行うことが可能となる。
以上述べた様に、本発明によれば、水晶振動子
の周波数変化に温度変化による周波数変化分を
刻々補正することが出来、膜厚の正確な測定と終
点検出および膜生成速度の制御が可能となる。
の周波数変化に温度変化による周波数変化分を
刻々補正することが出来、膜厚の正確な測定と終
点検出および膜生成速度の制御が可能となる。
従つて、本発明が半導体装置等の製造に寄与す
るところは大きく、工業上極めて有益と言うこと
ができる。
るところは大きく、工業上極めて有益と言うこと
ができる。
第一図は従来技術による水晶振動子を用いた膜
厚モニタおよび膜厚終点検出、膜生成速度制御の
方法を示すブロツク図。第二図は本発明の第一の
実施例を示し、第三図は本発明の第二の実施例を
示し、第四図は本発明の第三の実施例を示すブロ
ツク図である。 １……膜厚モニタ、２および２′……水晶振動
子、３および３′……リード線、４および４′……
共振器、５および５′……周波数カウンタ、６…
…演算器、７……表示器、８……微分器、９およ
び１０……比較器、１１……シヤツタ駆動電源、
１２……蒸発源電力供給電源、１３……シヤツタ
ー、１４……蒸発源、１５……基板、１６……真
空容器、１７……基板加熱ヒータ、２０……温度
測定子、３１および３２……スイツチ。
厚モニタおよび膜厚終点検出、膜生成速度制御の
方法を示すブロツク図。第二図は本発明の第一の
実施例を示し、第三図は本発明の第二の実施例を
示し、第四図は本発明の第三の実施例を示すブロ
ツク図である。 １……膜厚モニタ、２および２′……水晶振動
子、３および３′……リード線、４および４′……
共振器、５および５′……周波数カウンタ、６…
…演算器、７……表示器、８……微分器、９およ
び１０……比較器、１１……シヤツタ駆動電源、
１２……蒸発源電力供給電源、１３……シヤツタ
ー、１４……蒸発源、１５……基板、１６……真
空容器、１７……基板加熱ヒータ、２０……温度
測定子、３１および３２……スイツチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水晶振動子上に生成された蒸着膜の厚さとこ
のその水晶振動子の温度との両者によつて変化す
る該水晶振動子の共振周波数を測定するととも
に、「前記水晶振動子又はその近傍」の温度をも
測定して、その測定された温度から計算される温
度変化に基ずく前記共振周波数の変化分を、先に
測定した共振周波数から差し引いて膜厚変化のみ
に基ずく共振周波数変化分を算出し、それを膜厚
変化に変換する方式の水晶式膜厚モニタにおい
て、 「前記水晶振動子又はその近傍」の温度の測定
に、膜厚によらず専ら温度のみによつて共振周波
数を変化する、前記とは異なる振動モードの水晶
振動子の共振周波数を用いたことを特徴とする水
晶式膜厚モニタ。 ２ 前記した二つの振動モードの共振周波数が、
共に単一の水晶振動子から得られるものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水晶
式膜厚モニタ。 ３ 前記した二つの振動モードの共振周波数の、
一方が一の水晶振動子から、他方がその近傍に配
置された他の水晶振動子から、それぞれ個別に得
られたものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の水晶式膜厚モニタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20150683A JPS6093303A (ja) | 1983-10-27 | 1983-10-27 | 水晶式膜厚モニタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20150683A JPS6093303A (ja) | 1983-10-27 | 1983-10-27 | 水晶式膜厚モニタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093303A JPS6093303A (ja) | 1985-05-25 |
| JPH0333203B2 true JPH0333203B2 (ja) | 1991-05-16 |
Family
ID=16442176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20150683A Granted JPS6093303A (ja) | 1983-10-27 | 1983-10-27 | 水晶式膜厚モニタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093303A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03218411A (ja) * | 1990-01-24 | 1991-09-26 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | モニタ用水晶振動子及びこれを用いた膜厚制御装置 |
| JP2014070243A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Hitachi High-Technologies Corp | 水晶発振式膜厚モニタ用センサヘッド |
| EP2921571B1 (en) | 2012-11-13 | 2017-02-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Vacuum vapor deposition apparatus |
| CN103615964B (zh) * | 2013-11-25 | 2016-08-24 | 广东海洋大学 | 一种环境可控的薄液膜厚度自动测量装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545878A (en) * | 1977-06-16 | 1979-01-17 | Toshiba Corp | Film thickness monitoring device |
-
1983
- 1983-10-27 JP JP20150683A patent/JPS6093303A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6093303A (ja) | 1985-05-25 |
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