CN113720252B - 测定异常检测装置及测定异常检测方法 - Google Patents
测定异常检测装置及测定异常检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113720252B CN113720252B CN202110565378.6A CN202110565378A CN113720252B CN 113720252 B CN113720252 B CN 113720252B CN 202110565378 A CN202110565378 A CN 202110565378A CN 113720252 B CN113720252 B CN 113720252B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystal oscillator
- change
- measurement
- measurement abnormality
- time
- 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.)
- Active
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 184
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 title claims abstract description 129
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 235
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 122
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims abstract description 71
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 24
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 23
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 13
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 13
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 5
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 39
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 39
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 39
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 15
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- -1 hydroxyquinoline aluminum Chemical compound 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
- G01B7/063—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using piezoelectric resonators
- G01B7/066—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using piezoelectric resonators for measuring thickness of coating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
- G01B17/02—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring thickness
- G01B17/025—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring thickness for measuring thickness of coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
- C23C14/545—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
- C23C14/546—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material using crystal oscillators
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
提供能够检测膜厚的时间变化率中的特异性的变化的测定异常检测装置及测定异常检测方法。当使用对晶体振荡器的发送和从晶体振荡器的接收的相关关系计算在晶体振荡器堆积的膜厚的时间变化率时,检测晶体振荡器中的测定异常,控制装置(20)对根据相关关系导出的相位或者虚数部设置基准,利用基准确定能够追随测定异常的标本,对标本的时间变化量是否由所述测定异常引起进行评价,由此检测测定异常。
Description
技术领域
本发明涉及对在晶体振荡器堆积的沉积物的测定异常进行检测的测定异常检测装置及测定异常检测方法。
背景技术
进行上述的膜厚测定的装置搭载于真空蒸镀装置等成膜装置。膜厚测定装置采用的QCM(Quartz Crystal Microbalance:石英晶体微天平)法用于根据通过对晶体振荡器励振而得到的串联谐振频率、半值半宽来测定沉积物的膜厚、或者检测出晶体振荡器已达到产品寿命(例如参照专利文献1、2、3、非专利文献1)。晶体振荡器的串联谐振频率和膜厚的关系例如通过下述式(1)示出。晶体振荡器的半值半宽和膜厚的关系例如通过下述式(2)示出。另外,串联谐振频率中的电导的1/2为半值,描绘以串联谐振频率为顶点的山形状的函数的半值中的全宽的1/2为半宽。在下述式(2)中,半值中的全宽的1/2也记载为半值半宽Fw。差分ΔFw是半值半宽Fw的变动量,与相互不同的两个膜厚间的半值半宽Fw的变动量对应。
下述式(1)使用于将沉积时的晶体振荡器中的串联谐振频率用作系统的输入的情况。式(1)主要使用于金属、金属氧化物等的比较硬的膜沉积于晶体振荡器的情况。
下述式(2)使用于将复数弹性模量G和损耗弹性模量G”用作系统的输入的情况。即,使用于在复数弹性模量G和损耗弹性模量G”的计算中将沉积时的晶体振荡器中的串联谐振频率及半值频率用作系统的输入的情况。串联谐振频率也可以使用基波和基波的3倍波等n倍波。式(2)使用于有机膜等比较柔软的膜沉积于晶体振荡器的情况。
另外,作为使用式(1)的结构和使用式(2)的结构的差异,可列举如下:在式(1)中,仅利用串联谐振频率,因此能够简化测定中的结构。另一方面,在式(2)中,因为半值频率作为变量添加等,所以变为导出的输入纲量上升的方向、即计算阶跃数增加的方向,测定中的结构与主要利用式(1)的结构相比变得复杂,但是能够期待测定精度的提高。假设在利用专利文献4记载的n倍波等的情况下,测定精度的提高进一步变得显著。
【数学式1】
【数学式2】
在式(1)中,ρf是沉积物的密度,tf是沉积物的膜厚,ρq是晶体振荡器的密度,tq是晶体振荡器的膜厚,Z是声阻抗比,fq是未沉积时的晶体振荡器中的串联谐振频率。密度ρf、密度ρq、膜厚tq、声阻抗比Z及串联谐振频率fq一般能够作为常数来处理。在式(1)中,fc是沉积时的晶体振荡器中的串联谐振频率,一般是能测定的值,能够作为输入值。通过利用作为该变量的输入值和上述的各常数,从而当作为变量的串联谐振频率fc的值被决定时,能够决定沉积物的膜厚tf,换句话讲,能够如膜厚tf=f(串联谐振频率fc)那样记载为串联谐振频率fc的函数。
在式(2)中,差分ΔFw作为未沉积时的晶体振荡器中的半值半宽Fwq和沉积时的晶体振荡器中的半值半宽Fwc的差分而求出。沉积时的晶体振荡器中的半值半宽Fwc一般是能测定的值,能够作为输入值。另外,差分ΔFw如式(2)的右边所示,也能够使用接着说明的参数求出。G是复数弹性模量,G’是储存弹性模量,G”是损耗弹性模量。ω是角频率,F0是基频,Zq是石英晶体的剪切模式声阻抗。复数弹性模量G、储存弹性模量G’、损耗弹性模量G”能够通过使用现有的技术文献记载的手法测定沉积时的晶体振荡器中的串联谐振频率及半值频率,将其测定结果用作作为变量的输入值而求出。另外,串联谐振频率例如也能够将基波和其3倍波等的n倍波复合而求出。当利用式(2)时,将串联谐振频率fc和半值频率设为作为变量的输入值,沉积物的膜厚tf能够如膜厚tf=f(串联谐振频率fc、半值频率)那样记载为串联谐振频率fc和半值频率的函数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第6078694号公报
专利文献2:日本再公表专利2016/031138号
专利文献3:日本特开2019-65391号公报
专利文献4:日本特许第5372263号公报
非专利文献
非专利文献1:Sensors and Actuators B37:(1996)111-116
发明内容
发明要解决的课题
使蒸镀物质升华的蒸镀源的热容从提高生产效率的观点出发,通常被设计成非常大的值,具有如以数分钟程度的时间间隔不容易变动的大小。即,在由于蒸镀源内的蒸镀物质的蒸发量变动的原因而能够产生的膜厚的时间变化率的变动中,超过由真空度变动导致的影响的变动通常以数分钟程度的时间间隔不能产生。另一方面,新认定如下:即使是使用上述式(1)得到的膜厚的时间变化率,以数分钟程度的时间间隔也能够产生特异性的变化。膜厚的时间变化率的特异性的变化是指如下现象:沉积时的晶体振荡器中的串联谐振频率的时间变化率突然减少,在经过数分钟程度后返回原来值。以下将膜厚的时间变化率控制成所谓速度进行说明的话,加速度通常可看作是常数,但是在发生特异性的变化的时间点,能说明超过看作是常数的范围。另外,从发生特异性的变化的时间点开始经过数分钟程度时,加速度返回到看作常数的范围。
图9是示出上述的特异性的变化的一例的坐标图,是将使用上述式(1)的情况下认定的膜厚的时间变化率表示为时间的推移的坐标图。图10是将图9的一部分放大示出的坐标图。如图9所示,上述的膜厚的时间变化率中的特异性的变化是上述的加速度改变的事件,认定能够不稳态地发生。如图10所示,在膜厚的时间变化率中的特异性的变化中,稳定的膜厚的时间变化率突然上升10%程度的大小,但是在经过数分钟至数十分钟的时间间隔后返回上升前的时间变化率。
这样,关于膜厚的时间变化率突然上升并以短时间返回的特异性的变化,无论如何也不能说是由于蒸镀源的热容变动的原因而能够产生的,以短时间返回的时间变化率的变动也不能说在成膜对象整体上赋予影响。但是,在将膜厚的时间变化率反馈控制为蒸镀源的温度的成膜装置中,基于特异性的变化中的时间变化率的突然上升,蒸镀源的输出暂时降低,成膜对象中的膜厚的时间变化率实际上降低。并且,基于特异性的变化中的时间变化率的突然返回,蒸镀源的输出升高,使膜厚的时间变化率实际振动。
本发明的目的在于提供能够检测膜厚的时间变化率中的特异性的变化的测定异常检测装置及测定异常检测方法。
用于解决课题的方案
一实施方式的测定异常检测装置,当使用对晶体振荡器的发送和从所述晶体振荡器的接收的相关关系计算在所述晶体振荡器堆积的膜厚的时间变化率时,作为测定异常而检测所述膜厚的时间变化率暂时增减的现象,在所述测定异常检测装置中,对根据所述相关关系导出的相位或者虚数部设置基准,利用所述基准确定能够追随所述测定异常的标本,对所述标本的时间变化量是否由所述测定异常引起进行评价,由此检测所述测定异常。
一实施方式的测定异常检测方法,在使用对晶体振荡器的发送和从所述晶体振荡器的接收的相关关系计算在所述晶体振荡器堆积的膜厚的时间变化率时,作为测定异常而检测所述膜厚的时间变化率暂时增减的现象,在所述测定异常检测方法中,对根据所述相关关系导出的相位或者虚数部设置基准,利用所述基准确定能够追随所述测定异常的标本,评价所述标本的时间变化量是否由所述测定异常引起,由此检测所述测定异常。
如上所述,新认定如下:即使是使用上述式(1)得到的膜厚的时间变化率,也能够以数分钟至数十分钟的时间间隔产生特异性的变化。膜厚的时间变化率中的特异性的变化是指:晶体振荡器中的串联谐振频率的时间变化率以数分钟至数十分钟的时间间隔突然变动并返回。本发明人在锐意研究这样的特异性的变化中发现如下倾向:上述的特异性的变化在晶体振荡器中偏位地观察到。另外,在详细地解析发生上述的特异性的变化时的发送和接收的相关关系中发现如下:对用于计算晶体振荡器中的导纳的相位或者虚数部设置基准,利用该基准确定的导纳的实数部等那样的标本的时间变化量较大地追随特异性的变化。并且,推定为上述的特异性的变化不是由噪声等引起,而是由沉积物的瞬间的结构变化引起,从而达成创造出能够将该特异性的变化分离的方式。
当为上述构成时,首先,对根据相关关系导出的相位或者虚数部设置基准,计算利用该基准确定的标本的时间变化量。并且,通过对标本的时间变化量是否由测定异常引起进行评价,从而检测测定异常。利用对根据相关关系导出的相位或者虚数部设置的基准确定的标本是追随上述的特异性的变化的标本,与例如利用随时间变化的基准确定的标本相比,对随时间变化的上述的特异性的变化精度良好地发生反应。结果是,关于上述的标本的时间变化量的变化,能够以高精度检测出在膜厚的时间变化率中被推定为以短时间返回的突然上升,所以能够精度良好地检测在膜厚的时间变化率中发生的特异性的变化。
另外,利用根据相关关系导出的相位或者虚数部设置的基准是在计算膜厚的时间变化率时使用的数学式组中所利用的物理量的测定值、或者使用一个以上测定值计算出的计算值、以及测定值的范围或者计算值的范围。对根据相关关系导出的相位或者虚数部设置的基准例如是用于计算导纳的相位、虚数部、或者用于计算阻抗的相位、虚数部。利用基准确定的标本是在计算膜厚的时间变化率时使用的数学式组中所利用的测定值、或者使用一个以上测定值计算的计算值、以及测定值的范围或者计算值的范围,例如是导纳的实数部、阻抗的实数部。
在上述结构中,也可以为,所述基准是所述晶体振荡器中的导纳的虚数部,所述标本是所述晶体振荡器中的导纳的实数部。根据该结构,能够在高精度下判定在膜厚的时间变化率中发生的突然上升是上述的特异性的变化。
在上述结构中,也可以为,具备:计算部,其计算所述膜厚的时间变化率;检测部,其将所述标本的时间变化量在正常范围外作为所述测定异常;以及控制部,其执行用于对所述检测部刚刚检测出所述测定异常之前的所述计算部的计算结果进行保持的保持处理,在所述标本的时间变化量返回正常范围内时解除所述保持处理。
根据上述结构,在进行保持处理的整个期间,即在发生特异性的变化的整个期间,作为膜厚的时间变化率,也能够输出更接近原来值的值。并且,在保持处理结束后,使用发生特异性的变化的系统,对膜厚的时间变化率也能够再次计算原来值。
在上述结构中,也可以为,使用用于收集所述相关关系的第1传感器部和用于收集所述相关关系的第2传感器部,在使用一方传感器部得到的所述标本的时间变化量的评价中检测出所述测定异常时,使用由另一方传感器部收集的所述相关关系计算所述膜厚的时间变化率。
根据上述结构,在发生上述的特异性的变化的整个期间,使用另一方传感器部,由此,作为膜厚的时间变化率,能够计算原来值。并且,在使用另一方传感器部得到的标本的时间变化量的评价中检测出测定异常时,使用一方传感器部,由此,作为膜厚的时间变化率,能够计算原来值。结果是,也能够断续地精度良好地计算膜厚的时间变化率。
在上述结构中,也可以为,两个电极位于所述晶体振荡器中与蒸镀源对置的侧面,所述第1传感器部具备一方电极,所述第2传感器部具备另一方电极。
根据上述结构,断续地计算可以说是原来值的膜厚的时间变化率也能够使用单一的晶体振荡器实现。
附图说明
图1是示出膜厚测定装置的一实施方式具备的测定异常检测装置的结构的结构图。
图2是将晶体振荡器的等价电路与传感器部的框图一起示出的电路图。
图3是示出电导波形中的串联谐振频率和半值频率的坐标图。
图4是示出导纳的虚数部和膜厚的时间变化率的关系的坐标图。
图5是示出导纳的实数部差分值和膜厚的时间变化率的关系的坐标图。
图6是示出将图5的一部分放大的时间的推移的坐标图。
图7是示出将图5的其他部放大的时间的推移的坐标图。
图8是示出蒸镀源的电力供给切断时的导纳的实数部差分值和膜厚的时间变化率的关系的坐标图。
图9是示出膜厚的时间变化率的时间的推移的坐标图。
图10是示出将图9的一部分放大的时间的推移的坐标图。
具体实施方式
以下,参照图1至图8说明测定异常检测装置及测定异常检测方法的一实施方式。在本实施方式中,说明具备测定异常检测装置的膜厚测定装置搭载于成膜装置的例子。膜厚测定装置进行膜厚的测定及膜厚测定的异常判定。说明成膜装置基于从膜厚测定装置输出的膜厚、判定结果对蒸镀材料的膜厚的时间变化率进行反馈控制等的例子。
如图1所示,成膜装置具备真空槽11。真空槽11将蒸镀源12及检测装置14收纳于内部。蒸镀源12与外部的电源13连接。蒸镀源12从电源13接受电力供给,使蒸镀材料朝向未图示的基板升华。
蒸镀源12中的升华方式例如是电阻加热式、感应加热式、电子束加热式等。蒸镀材料是有机材料、金属材料、金属氧化物、金属氮化物等金属化合物材料。基板是半导体基板、石英基板、玻璃基板、树脂膜等。蒸镀材料在基板和检测装置14中以大致相同的方式沉积。
膜厚测定装置具备检测装置14和控制装置20。控制装置20具备控制部21、存储部22、测定部23以及异常检测部24。控制装置20除了具备控制检测装置14的功能之外,还兼备控制成膜装置的功能。
检测装置14具备晶体振荡器。晶体振荡器具有预定的串联谐振频率作为固有振动频率。构成晶体振荡器的材料例如是AT切型晶体振荡器或者SC切型晶体振荡器。晶体振荡器的串联谐振频率例如为3MHz以上且6MHz以下。
检测装置14为了测定沉积于基板的沉积物的膜厚及膜厚的时间变化率而使用。与膜厚、膜厚的时间变化率等有关的测定值及计算值作为成膜装置进行的处理的反馈量而使用于成膜装置。检测装置14在真空槽11中以与蒸镀源12对置的方式配置。检测装置14接收来自测定部23的发送信号,与沉积于晶体振荡器表面的沉积物一起振动而振荡,同时通过接收该振动而生成电信号,并将该电信号向控制装置20输出。
晶体振荡器的表面以与蒸镀源12对置的方式配置。如图2所示,用于对晶体振荡器14B励振的电极14A1、14A2、14C位于晶体振荡器14B的表面和背面。在两个电极14A1、14A2共用的表面以任意的时间间隔从蒸镀源12沉积蒸镀材料。
第1传感器部由一个电极14A1、晶体振荡器14B以及位于背面的电极14C构成。第2传感器部由另一个电极14A2、晶体振荡器14B及位于背面的电极14C构成。检测装置14构成为:基于从控制装置20向端子T1、T2的任一个的输入,能够将测定用的传感器部切换为第1传感器部和第2传感器部。检测装置14将使用于针对晶体振荡器14B的发送及从晶体振荡器14B的接收的电极设定为电极14A1和电极14A2的任一方。另外,位于晶体振荡器表面的电极既可以为一个,也可以为三个以上。
在晶体振荡器14B的表面堆积的蒸镀材料作为以任意的时间间隔新附加的质量,使晶体振荡器14B的振动频率发生变化。晶体振荡器14B的表面中的沉积物的质量与沉积物的密度具有相关。通过使用针对晶体振荡器14B的发送和从晶体振荡器14B的接收的相关关系,能够计算出沉积于晶体振荡器14B的膜厚和其时间变化率。膜厚测定装置进行针对晶体振荡器14B的发送,根据作为发送响应的接收的振动波形,间接测定膜厚和其时间变化率。
膜厚测定装置使用作为频率信号的交流信号、典型地为正弦波作为励振源。被励振的晶体振荡器14B作为包含附着于表面的沉积物的系统进行响应。膜厚测定装置检测包括机械的振动现象在内的晶体振荡器的响应作为借助晶体振荡器14B的压电效应的电气式振动波形。膜厚测定装置存储作为检测结果的波形,进行所存储的波形的解析。膜厚测定装置提取波形的解析结果所包含的膜厚并将其输出。
图2利用等价电路示出对励振进行响应的系统。图2示出的等价电路也称为测定系统。如图2所示,晶体振荡器14B作为由等价串联电容C1、等价串联电感L1、等价串联电阻R1构成的串联谐振电路和并联电容C0并联的并联电路而示出。串联谐振电路是包括晶体振荡器14B的机械振动要素在内的等价电路。另外,图2示出的等价电路是一个电极位于晶体振荡器14B的表面的例子,在多个电极14A1、14A2位于晶体振荡器14B的表面的结构中,作为构成上述等价电路的各电路要素存在多个的其他的等价电路而示出。
并联电容C0是包括用于保持晶体振荡器14B的封装等具有的寄生电容在内的电极14A1、14A2与电极14C之间的电容。等价串联电阻R1表示晶体振荡器14B振动时的内部摩擦、机械损耗、声损耗等的振动的损耗分量。等价串联电阻R1越高,晶体振荡器14B越难以振动。
晶体振荡器14B中的导纳的虚数部、阻抗的虚数部是作为使用等价串联电容C1、等价串联电感L1以及等价串联电阻R1的计算值而能够确定的值。晶体振荡器14B中的导纳的实数部、阻抗的实数部是作为使用等价串联电容C1、等价串联电感L1以及等价串联电阻R1的计算值而能够确定的值。
返回图1,控制装置20具备控制部21、存储部22、测定部23以及异常检测部24。另外,测定部23只要具备第1测定部23A及第2测定部23B的至少一方即可。即,测定部23既可以是将第1测定部23A省略的结构,也可以是将第2测定部23B省略的结构。控制装置20主要控制由成膜装置进行的处理,控制部21主要控制由膜厚测定装置进行的处理。
控制装置20使电源13供给电力,使蒸镀材料从蒸镀源12朝向基板升华。控制装置20例如使用从控制部21得到的膜厚的时间变化率对电源13的输出电力进行反馈控制,以使得膜厚的时间变化率成为目标值。当使用蒸镀源12的成膜开始时,控制部21将存储于存储部22的测定程序、测定异常检测程序等读出,并执行所读出的程序,由此执行测定异常检测方法等。
控制部21使交流信号从测定部23向检测装置14输入。在具备第1测定部23A的结构中,控制部21例如使第1测定部23A测定串联谐振频率Fs。在具备第2测定部23B的结构中,控制部21通过在晶体振荡器的串联谐振频率Fs的附近扫描交流信号的频率,从而使第2测定部23B测定串联谐振频率Fs、半值频率F1、F2以及半值频率宽度。
控制部21使作为检测装置14的响应的振动波形存储于存储部22。控制部21使测定部23和异常检测部24处理的各种值存储于存储部22。控制部21进行振动波形的解析、或者使测定部23进行振动波形的解析。控制部21计算或者使测定部23计算预先指定的时间间隔的膜厚、即膜厚的时间变化率。控制部21使异常检测部24处理从测定部23输入的各种值。另外,测定部23作为计算部的一例执行功能,异常检测部24作为检测部的一例执行功能。
控制部21当从控制装置20接收到成膜已结束时,使测定程序的执行结束。
控制部21例如通过CPU、RAM、ROM等使用于计算机的硬件要素及软件构成。控制部不限定于将各种处理全都用软件来处理。例如,控制部也可以具备作为执行各种处理中的至少一部分处理的专用硬件的面向特定用途的集成电路(ASIC)。控制部也可以构成为ASIC等一个以上专用的硬件电路、作为按照作为计算机程序的软件工作的一个以上处理器的微型计算机、或者包括这些的组合的电路。
存储部22存储能成为基准的结果、能成为标本的结果、电压振动波形、励振频率范围、作为发送信号波形的励振信号波形等各种值、膜厚测定程序、测定异常检测程序以及正常范围等各种数据。各种波形包括正弦波、矩形波、三角波及白噪声信号,作为与各种波形有关的值包括占空比等。
控制部21将存储部22存储的各种值、测定程序及数据读出,并执行测定程序,由此使测定部23执行各种处理。控制部21将存储部22存储的各种值、测定异常检测程序及数据读出,并执行测定异常检测程序,由此使测定部23及异常检测部24执行各种处理。
第1测定部23A构成为:与存储部22及控制部21协作,据此能够测定晶体振荡器的串联谐振频率Fs。第1测定部23A例如具备发送电路和测定电路。
发送电路将交流信号作为励振信号而使晶体振荡器振荡,向检测装置14具备的晶体振荡器输入未沉积时的晶体振荡器的串联谐振频率Fs或者其附近的频率等特定的频率,使晶体振荡器振动。测定电路例如测定作为接收信号的电压振动波形,将其作为使振荡停止后的衰减响应,并将其结果记录于存储部22。
控制部21为了使用预先准备的公知的解析手法针对所记录的电压振动波形计算膜厚的时间变化率,而计算各种谐振特性值。作为解析手法的例子,是利用指数函数的衰减的手法(以下也记载为Ring-down analysis)。Ring-down analysis是利用如下的解析手法:附加于晶体振荡器表面的变动质量能够以衰减响应时的动能释放变动的方式观察。
控制部21针对所记录的电压振动波形,使用预先准备的公知的解析手法,根据发送和接收的相关关系,计算能成为用于探测由特异性的变化导致的测定异常的基准的值或者范围。另外,控制部21使用预先准备的公知的解析手法,计算能成为标本的值或者范围。
第2测定部23B作为网络分析仪执行功能。第2测定部23B构成为:不与存储部22及控制部21协作就能够测定能成为基准的值或者范围、能成为标本的值或者范围、串联谐振频率Fs、半值频率F1、F2等。
第2测定部23B具备发送电路和测定电路。第2测定部23B构成为:将向晶体振荡器供给的励振信号从作为励振信号叠加的响应的电压振动波形除去,仅能将响应信号分离。
发送电路向检测装置14具备的晶体振荡器输入交流信号作为励振信号。励振信号例如使用晶体振荡器的串联谐振频率Fs的附近的正弦波扫描法。测定电路例如根据响应信号求出能成为基准的值或者范围、能成为标本的值或者范围、以及使用这些计算的串联谐振频率Fs、半值频率F1、F2以及半值半宽Fw。
这样,当是作为测定部23具备第1测定部23A或者第2测定部23B的结构时,得到用于导出膜厚的函数即式(1)或者式(2)中的谐振特性值的输入值。测定部23也可以是控制部21基于测定结果选择第1测定部23A或者第2测定部23B的任一方的结构。另外,测定部23也可以是根据需要计算式(1)至式(6)记载的变量以外的变量的结构。
如图3所示,半值频率F1、F2是赋予串联谐振频率Fs中的电导的最大值的1/2的频率。半值频率宽度是半值半宽Fw的2倍,是一方半值频率F1和另一方半值频率F2的差分值。半值半宽Fw是半值频率宽度的1/2。另外,电导是导纳的实数部,图3示出作为发送信号使用电流、作为接收信号使用电压进行测定的例子。如上所述,串联谐振频率Fs能够利用基波和基波的3倍波等n倍波。另外,如果是选择单一的串联谐振频率Fs的情况,则在利用基波的情况下电导值一般变为最大,并且,从得到较大的作为信号强度比的S/N比的观点出发,优选选择基波作为串联谐振频率Fs。
在此,沉积于晶体振荡器14B的沉积物是伴随时间的经过而使沉积量连续地变化的沉积物,图3的横轴所示的频率是受到该沉积量中的变动的影响而变动的参数。也就是说,如果对串联谐振频率Fs设置基准,并测定与该基准对应的电导值,则串联谐振频率Fs随时间发生变化,所以需要使基准依次串联谐振频率Fs的变化而求出电导。
在这方面,当测定串联谐振频率Fs中的基波的附近的电导值时,理论上发送和接收的相关关系中的相位差大致为0°,所以能够得到电导值的最大值附近的测定值(理论值),且成为不随时间变化的基准,所以不需要追随。另外,通过相位差大致为0°而使测定值追随电导值的最大值在利用基波的n倍波的测定中也是同样。同时,不需要追随从向控制装置安装算法的方面、值的管理方面来看,同时也起到能够简单化的效果。
在实施例中,对在发送和接收的相关关系中的相位差大致为0°时观测到特异性的变化的测定异常进行说明。在该实施例中,对相位设置基准、或者对虚数部设置基准,由该基准确定电导值,将这样的电导值作为标本,评价标本的时间变化量。据此,可高精度地进行以下描述的测定异常的判定。
另外,作为晶体振荡器中的振荡频率的精度或稳定性的指标的Q值及D值通过下述式(3)、(4)示出。当等价串联电容C1不变化而能够作为常数处理时,则等价串联电感L1利用串联谐振频率Fs通过下式(5)示出,等价串联电阻R1通过下述式(6)示出。这些算式保存于存储部22。
【数学式3】
Q=Fs/(2xFw)···(3)
【数学式4】
D=1/Q···(4)
【数学式5】
L1=1/((2πxFs)2xC1)···(5)
【数学式6】
R1=4πxL1xFw···(6)
控制部21利用这些算式计算或者使测定部23计算各种值。例如,控制部21每当在测定部23中得到半值频率F1、F2及串联谐振频率Fs时,按时间序列进行基于这些算式的计算。控制部21进行的计算也可以由异常检测部24进行。
控制部21对按时间序列进行的计算的结果即计算值和使用于计算的测定值按照时间序列赋予时间指数值,然后将其存储于存储部22。
控制部21例如当在同一机会得到串联谐振频率Fs、能成为基准的值或者范围、能成为标本的值或者范围时,对这些值赋予同一时间指数值。例如,控制部21对半值频率F1、F2、串联谐振频率Fs、能成为使用于这些计算的基准的值或者范围、能成为标本的值或者范围赋予同一时间指数值。时间指数值的赋予除了控制部21之外,也可以由测定部23或者异常检测部24的任一个进行。
控制装置20包括上述的相关关系的解析在内,每隔预定时间反复执行处理,每当执行处理时,将测定值、计算值存储于存储部22。测定的时间间隔从精度面出发可以在能处理的范围内固定为最短时间,但是也可以包括控制装置20的临时中断在内,设为可变。
另外,反复进行的处理的时间变动作为时间指数值的相对关系而记录在存储部22中。因此,控制装置20如设置基准的处理、利用该基准确定标本的处理、计算标本的时间变化量的处理、计算膜厚的时间变化率的处理等那样,在将测定值、计算值存储于存储部22后的数值处理中也能够利用测定值、计算值。
返回图1,异常检测部24构成为能够利用测定部23在测定、解析中使用的信号、及存储部22存储的测定值、计算值。存储部22存储的测定值、计算值是作为发送、接收的时间响应波形的电压振动波形、串联谐振频率Fs、半值频率F1、F2、等价串联电阻R1、膜厚。
存储部22存储的测定值、计算值包括能成为基准的值或者范围、及能成为标本的值或者范围。基准和标本具有一对一的对应关系,为了通过设置基准而确定标本,例如,以具有时间指数值的棋盘式分析表的数据的方式存储。
基准是由针对晶体振荡器的发送和从晶体振荡器的接收的相关关系导出的相位或者虚数部的值或者范围。所谓基准是如可以说恒定的电纳的值或者其范围等那样不追随膜厚的时间变化率中的特异性的变化的值或者其范围。当用时间区域说明该相关关系时,接收信号相对于发送信号的超前或滞后的时间值或者其范围成为基准。另外,在电纳的值为恒定中,大致为零决定针对晶体振荡器的发送和从晶体振荡器的接收大致为相同相位的相关关系。当用时间区域说明相同相位时,是指在发送信号与接收信号之间观察不到超前或滞后。这样的基准基于产生特异性的变化的实验解析等来设定。例如在解析的结果是将特定的相位差设定为基准的情况下,相位相当于相对于周期的比,所以与将发送信号与接收信号之间的超前或滞后作为基准的情况相比,不必使基准根据沉积物的时间变动而变化,如上所述能够简单化。
标本是在针对晶体振荡器的发送和从晶体振荡器的接收的相关关系中利用基准确定的值或者范围。所谓标本是如电纳的值可以说恒定时的电导的值或者其范围等那样能够追随上述的特异性的变化的值或者其范围。另外,在基准是值的情况下,标本被确定为值。在基准是范围的情况下,标本被确定为范围。这样的标本基于产生特异性的变化的实验中的解析等而设定。
作为基准的一例的电纳表示为谐振频率的晶体振荡器中的导纳的虚数部、或者使用导纳和相位的三角函数的算式。作为基准的一例的电抗表示为谐振频率的晶体振荡器中的阻抗的虚数部、或者使用阻抗和相位的三角函数的算式。另外,能成为基准的值或者范围可以通过使导纳的导出式、阻抗的导出式变形而设为其他的量纲,另外也可以设为无量纲。
作为标本的一例的电导是谐振频率的晶体振荡器中的导纳的实数部。作为标本的一例的电阻是谐振频率的晶体振荡器中的阻抗的实数部。另外,标本也可以通过使导纳的导出式、阻抗的导出式变形而设为其他的量纲,另外也可以设为无量纲。
所谓膜厚的时间变化率中的特异性的变化是指膜厚的时间变化率突然暂时上升,且经过蒸镀处理中的可以说暂时的数分钟或者数十分钟的时间间隔而复原的现象,晶体振荡器中的串联谐振频率的时间变化率是指以数分钟至数十分钟的时间间隔突然减少并返回。
异常检测部24具备确定部25和判定部26。异常检测部24构成为:将被赋予同一时间指数值的两个值的组合、或者被赋予同一时间指数值的两个范围的组合作为基准和标本的组合来处理。另外,当进行基准和标本的处理时,测定部和控制部21也可以制作基准和标本的组合的一组,在将这样的多个组保存于存储部22后,异常检测部24利用各组。
确定部25在存储部22存储的能成为基准的值或者范围中,确定预先设定的基准内的值或者范围。所谓预先设定的基准内例如是指能成为基准的值或者范围在时间序列的基准中哪个基准都可以说大致恒定的状态。在时间序列的基准中哪个基准都可以说大致恒定的状态例如通过将发送和接收在同一基准的时间区域中记录,并且将两者按周期单位进行比较,从而能够实现。具体地讲,关于相位、相位差、最大移位点,以其周期为单位比较两者,从而时间纲量相抵,能够实现不随时间变化的基准。在实施例中,使用可以说是相同相位的状态。作为其他例子,是相位差为45°等的恒定值、或者在恒定范围内的状态。另外,在本实施例中相位差大致为0°时,可确认如上述的得到特别大的S/N比的情况,从检测该测定异常的观点来看可以说优选。
确定部25利用该基准对与所确定的基准对应起来的标本进行确定。确定部25按照来自控制部21的处理命令,获取利用不随时间变化的基准确定的标本。标本的获取在设为与测定部23的处理同步的依次处理、或者对基准和标本赋予时间指数值的情况下,也可以设为与测定部23的处理不同步的处理。另外,在进行与测定部23的处理同步的依次处理的情况下,确定部25所获取的标本被赋予时间指数值作为指数。
判定部26计算确定部25所获取的标本的时间变化量。例如,在由确定部25确定的标本是值的情况下,赋予前次的时间指数值的标本与赋予本次的时间指数值的标本之间的时间变化量作为标本的时间变化量被计算出。例如,在由确定部25确定的标本是范围的情况下,赋予前次的时间指数值的标本内的中央值与赋予本次的时间指数值的标本内的中央值之间的时间变化量作为标本的时间变化量被计算出。或者,在由确定部25确定的标本是范围的情况下,赋予前次的时间指数值的标本内的最小值与赋予本次的时间指数值的标本内的最大值之间的时间变化量作为标本的时间变化量被计算出。
决定标本的时间变化量的单位时间、即前次的时间指数值与本次的时间指数值之间的时间间隔与决定膜厚的时间变化率的单位时间相同。另外,决定标本的时间变化量的单位时间既可以比决定膜厚的时间变化率的单位时间短,也可以比决定膜厚的时间变化率的单位时间长。
判定部26通过进行对确定正常范围的值和标本的时间变化量的大小关系进行判断等的逻辑运算,从而判定标本的时间变化量是否在正常范围内。例如,在标本的时间变化量存在于正常范围中的情况下,判定为标本的时间变化量在正常范围内。在标本的时间变化量不存在于正常范围中的情况下,判定为标本的时间变化量不在正常范围内。
判定部26在判定为标本的时间变化量在正常范围内的情况下,将没有产生由特异性的变化导致的测定异常的情况向存储部22或者控制部21输入。判定部26在判定为标本的时间变化量不在正常范围内的情况下,将检测出发生由特异性的变化导致的测定异常的情况向存储部22或者控制部21输入。控制部21或者控制装置20当从存储部22或者判定部26接收到发生测定异常的旨意时,执行预先设定的事后处理,进行检测出发生由特异性的变化导致的测定异常的旨意的输出。
另外,因为各标本具有时间指数值,所以判定部26能够从当前指定特定的时间范围的标本,能够提取指定范围的标本组。也就是说,判定部26能够按每个标本进行测定异常的判定,统计该判定的结果,并计算最近的每单位时间的异常发生率即各标本单位的异常率。这表示能够按各标本的基准来设定时间区域的异常检测灵敏度。话句话讲,判定部26设置多个基准,并且对与各基准对应的标本设置正常范围,进行测定异常的判定,进一步对各基准重复判定是否超过每单位时间的异常率,然后,能够进行设为测定异常检测的处理。作为其他的类似手法,例如也可以替代为模仿一次滞后的数值运算手法来实现同样的功能。此外,也可以对后述的各标本的基准进行不同的加权,评价总和。
控制部21或者控制装置20例如执行将使用于测定的传感器部在第1传感器部与第2传感器部之间切换的切换处理、或者用于保持膜厚的时间变化率的保持处理作为预先设定的事后处理。即,预先设定的事后处理是如下处理:在推定为暂时产生的特异性的变化收敛时,为了使用判定为测定异常的晶体振荡器进行再次测定,使使用该晶体振荡器的测定待机。
执行切换处理的控制部21构成为:从针对测定部23、检测装置14的指令掌握第1传感器部和第2传感器部中的哪个使用于测定。控制部21在检测出发生由特异性的变化导致的测定异常时,使测定部23、检测装置14继续以后的测定,以使得使用于测定的传感器部切换为与当前不同的其他传感器部。
例如,在使用第1传感器部的测定中,在检测出发生由特异性的变化导致的测定异常时,控制部21将使用于测定的传感器部切换为第2传感器部,使测定部23、检测装置14继续以后的测定。并且,在使用第2传感器部的测定中,在检测出发生由特异性的变化导致的测定异常时,控制部21将使用于测定的传感器部再次切换为第1传感器部,使测定部23、检测装置14继续以后的测定。
执行保持处理的控制部21构成为:以与能成为基准的值、能成为标本的值相同的方式对计算出的膜厚的时间变化率赋予时间指数值,将其存储于存储部22。控制部21在检测出发生由特异性的变化导致的测定异常时执行保持处理,然后,在判定为没有发生由特异性的变化导致的测定异常时将保持处理解除。
例如,控制部21在检测出发生由特异性的变化导致的测定异常以后,作为当前的膜厚的时间变化率,参照刚刚检测出测定异常之前的时间指数值,将被赋予该时间指数值的膜厚的时间变化率输出。控制部21执行保持处理直至标本的时间变化量返回到正常范围内,在标本的时间变化量返回到正常范围内时,参照刚刚检测出该时间变化量之后的时间指数值,将被赋予该时间指数值的膜厚的时间变化率输出。即,控制部21执行保持处理直至标本的时间变化量返回正常范围内,在标本的时间变化量返回正常范围内时,将该保持处理解除。
如上所述,所谓使用晶体振荡器的膜厚的测定是在晶体振荡器沉积蒸镀材料时的时间序列的测定。因此,当进行晶体振荡器上的蒸镀材料的沉积时,根据所附加的质量,串联谐振频率降低。由上述的特异性的变化导致的测定异常是指在串联谐振频率的降低突然变大后以短时间返回。
上述的特异性的变化在没有改变成膜装置中的真空度的情况下发生。另一方面,为了通过温度上升来实现膜厚的时间变化率突然上升,需要使蒸镀源的热量突然上升。但是,使蒸镀物质消失的蒸镀源的热容通常被设计成非常大的值,具有如以数分钟程度的时间间隔不容易变动的大小。即,关于使也达到10%的膜厚的时间变化率突然上升,若是蒸镀源的热量上升的话则不可能产生。从以上情况可推定如下:由上述的特异性的变化导致的测定异常起因于由蒸镀材料的突沸(splash)导致的晶体振荡器中的沉积膜的不均匀化、由蒸镀材料所包含的杂质导致的晶体振荡器中的沉积膜的不均匀化。
另一方面,在将膜厚的时间变化率反馈控制成蒸镀源的温度的成膜装置中,当发生由特异性的变化导致的测定异常时,伴随膜厚的时间变化率突然上升,蒸镀源的输出暂时降低,成膜对象中的膜厚的时间变化率实际上降低。并且,基于特异性的变化中的时间变化率的突然返回,蒸镀源的输出升高,使膜厚的时间变化率实际上振动。
此时,即使是膜厚的时间变化率突然上升的情况,也为了使得蒸镀源的输出不突然升高,例如使用信号处理的平均化,将使膜厚的时间变化率平均化的值、或者将平均化的值和上限值以及下限值组合得到的值反馈控制成蒸镀源的温度。根据该信号处理,成为反馈值的膜厚的时间变化率可实现稳定化。但是,为了使值稳定到抑制上述的突然上升的程度,需要将过去收集的数量多的标本使用于平均化,结果是,连本来需要的响应也较大地滞后。另外,通过对反馈值设置上限值和下限值,使上限值和下限值的宽度缩窄,从而即使实现控制的稳定化,但是在蒸镀中热流通量变动很多的工艺下,上限值和下限值的宽度也有限。
本发明人在详细解析发生上述的特异性的变化时的发送和接收的相关关系中发现如下:设置晶体振荡器14B中的导纳的虚数部等作为不随时间变化的基准,如通过该基准确定的导纳的实数部等那样的标本的时间变化量较大地追随特异性的变化。
在这方面,当是上述测定异常检测装置及测定异常检测方法时,如用于计算导纳的相位、导纳的虚数部等那样不随时间变化的基准的候选、及如导纳的实数部等那样被基准确定的标本的候选依次存储于存储部22。并且,控制装置20设置不随时间变化的基准,异常检测部24判定由该基准确定的标本的时间变化量是否在正常范围。在串联谐振频率伴随沉积而继续变化的系统中,如用于计算导纳的相位、导纳的虚数部那样由物时间变化的基准确定的标本是如导纳的实数部那样追随特异性的变化的标本。并且,这样的标本与根据随时间变化的分量和不随时间变化的分量测定或者计算的串联谐振频率等相比,随时间变化的现象具有高灵敏度。结果是,能够以高精度检测出在膜厚的时间变化率中被推定为以短时间返回的突然上升,所以能够判定在膜厚的时间变化率中发生的上升是否为上述的特异性的变化。
<实施例>
参照图4至图7示出测定异常的检测例。
将羟基喹啉铝络合物(Alq3)作为蒸镀材料,对蒸镀源输入一定量的电力,一边将蒸镀源中的每单位时间的热量平衡保持为恒定,一边通过采用上述式(1)的膜厚测定装置测定该期间内的膜厚的时间变化率。图4将所测定的膜厚的时间变化率、即蒸镀速度中的时间的推移与导纳的虚数部一起示出。图5将所测定的膜厚的时间变化率中的时间的推移与导纳的实数部的差分值、即导纳的实部差分值一起示出。图6、7是将作为图5的一部分的区域A及区域B放大示出的坐标图,将膜厚的时间变化率中的特异性的变化放大示出。另外,膜厚的时间变化率为将测定值中的任一个设为1的比率表示,但是出于将信号处理、后段的信息处理作业削减的目的,也可以表示为设为蒸镀速度的单位系统(例如0.1nm/sec)。在图4至图9中,即使改读为该单位系统,也能够按同义来处理。
如图4所示,认定如下:实施例中的蒸镀速度随着蒸镀时间经过而减小,与蒸镀时间具有反比例的关系,即蒸镀速度随时间变化。换句话讲,认定如下:以随着晶体振荡器中的蒸镀材料的沉积进行,串联谐振频率降低的方式,使串联谐振频率随时间变化。并且,认定如下:蒸镀速度不稳态地发生在突然变大后以短时间返回这样的特异性的变化。认定该不稳态的特异性的变化与真空度、输入电力、热量平衡为恒定的条件下无关,因此设想为可观察到与采用的算式的物理模型不同的现象。
在本实施例中,说明检测出该特异性的变化作为测定异常的情况。
在本实施例中对相位或者虚数部设置基准,接着,利用基准确定标本。关于标本,期望从能成为标本的数据中选择能够精度良好地检测出测定异常的标本。即使是检测出不同的测定异常的情况,通过进行与下述同样的步骤,也能够设置基准、及由基准确定标本。另外,如后所述,物理模型和测定结果的差是特异性的变化即测定异常的主要原因,因此,通过确定适当的标本,也能够进行多种多样的测定异常的检测。
如图4所示,认定如下:实施例的测定中的导纳的虚数部不会随着时间经过而如蒸镀速度那样发生变化,另外,不会追随特异性的变化,不随时间变化。另外,虽然未图示说明,但是认定如下:与实施例中的导纳的虚数部相同,关于实施例的测定中的相位,也不会随着时间经过而发生变化,另外,也不会追随特异性的变化,不随时间变化。对虚数部设置基准,并将利用该基准确定的导纳的实数部作为标本的结果在图5、6、7中示出。
如图5所示,认定实施例中的导纳的实数部中的差分值、即导纳的实数部中的时间推移较多地包括随着时间经过而不变化的期间,另一方面也认定如下:导纳的实数部中的差分值与蒸镀速度相同,不稳态地发生如反映为特异性的变化那样在突然变大后以短时间返回的变化。另外,导纳的实数部中的差分值是从前次测定时的导纳的实数部将本次测定时的导纳的实数部减去得到的值,决定差分值的单位时间与决定蒸镀速度的单位时间相同。另外,虽然未图示说明,但是可确认如下:导纳的实数部中的时间变化量未见如反映为特异性的变化的现象,作为标本是不合格的。
如将特异性的变化的部分放大图示的图6、7所示,关于蒸镀速度可认定上述的特异性的变化,即:蒸镀速度突然上升5%程度,在经过数分钟程度后返回到原来值。与此相对,对导纳的实数部中的差分值、即导纳的实数部中的时间变化量也认定如下:在特异性的变化开始的时机,突然反复进行明确的增减。换句话讲,可认定导纳的实数部中的时间变化量与蒸镀速度中的特异性的变化连动。
通过以上,可以说导纳的实数部中的时间变化量作为标本是有效的,但是为了对是否可以说是仅与特异性的变化连动的标本进行确认,将向蒸镀源输入的电力切断,进行特意使蒸镀源中的每单位时间的热量平衡热量变动的确认。在电力切断前后确认的导纳的实数部中的时间变化量的推移在图8中示出。
如图8所示,在时间经过4516分钟时切断电力供给时,则对蒸镀源的热供给停止,蒸镀源的热量根据蒸镀源的热容而释放到室温环境等的系统外。即,蒸镀源的温度作为典型的一次滞后系统而推移,蒸镀材料的温度也追踪同样的推移,按照蒸镀材料固有的蒸气压曲线,每单位时间的沉积量也迅速减少。另一方面,能够确认导纳的实数部中的时间变化量不反应上述情况。其结果是,认定如下:导纳的实数部中的时间变化量作为对相位或者虚数部设置基准而确定的标本,能够检测出测定异常。
此外,在将电力供给切断时的导纳的实数部中的时间变化量的背景噪声设为1(在实测值中约为±0.05)的情况下,在图5、6、7中,检测测定异常时的导纳的实数部中的时间变化量为2倍以上且20倍以下。这表示如下:使特意进行的沉积量的变化包含于正常范围,将在正常范围外设为是由特异性的变化导致的测定异常。也就是说,表示如下:将导纳的实数部作为标本从信号强度比的方面来看也是有效的。具体地,在将背景噪声设为1的情况下,例如乘以安全率1.5,针对背景噪声观测到1.5倍以上的值的话,则只要检测出该情况将其作为测定异常即可。这关于对相位设置基准,由该基准导出标本,将标本的时间变化量作为测定异常,进行其评价,可以说能够更加提高精度。具体地,即使使向蒸镀源的电力从最大变为最小,关于以此为起因的事件也不检测为异常,能够仅将测定异常选择性地检测出。
以上,根据上述实施方式,能够得到以下效果。
(1)关于利用不随时间变化的基准确定的标本的时间变化量的变化,能够以高精度检测出在膜厚的时间变化率中被推定为以短时间返回的突然上升,所以能够精度良好地检测在膜厚的时间变化率中发生的特异性的变化。
(2)当为进行保持处理的结构时,在发生特异性的变化的整个期间,作为膜厚的时间变化率,能够输出更接近原来值的值。并且,在保持处理结束后,使用发生特异性的变化的系统,关于膜厚的时间变化率,也能够再次算出原来值。
(3)当为进行切换处理的结构时,在使用一方传感器部得到的标本的时间变化量的评价中检测出测定异常时,使用另一方传感器部,由此,作为膜厚的时间变化率,能够计算原来值。结果是,也能够断续地精度良好地计算膜厚的时间变化率。
(4)因为在单一的晶体振荡器具备的两个电极14A1、14A2之间进行切换处理,所以根据上述(3),断续地计算可以说是原来值的膜厚的时间变化率也能够使用单一的晶体振荡器实现。
另外,上述实施方式也能够按如下变更而实施。另外,本领域技术人员能够理解,上述实施方式和以下各变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合。
·对根据相关关系导出的相位或者虚数部设置的基准只要是在计算膜厚的时间变化率时使用的数学式组中所利用的物理量的测定值、或者使用一个以上测定值计算出的计算值、以及测定值的范围或者计算值的范围即可。不随时间变化的基准例如也能够取代导纳的虚数部,而采用为计算出阻抗而使用的相位或阻抗的虚数部。在实施例中,示出使用式(1)的例子,但是例如也可以使用式(2)确定基准,当为表示发送和接收的相关关系的算式时,也能够使用上述以外的算式。
·利用基准确定的标本只要是在计算膜厚的时间变化率时使用的数学式组中所利用的测定值、或者使用一个以上测定值计算出的计算值、以及测定值的范围或者计算值的范围即可。利用基准确定的标本例如也能够取代导纳的实数部而采用阻抗的实数部。在实施例中,示出使用式(1)的例子,但是,例如也可以使用式(2)确定标本,当为表示发送和接收的相关关系的算式时,也能够使用上述以外的算式。
·利用基准确定的标本不限于如导纳的实数部、阻抗的实数部等那样的发送和接收的相关关系中的实数部,也能够根据测定异常的种类变更为导纳的虚数部、阻抗的虚数部,以使得得到信号强度比(S/N比)。而且,也能够变更为实数部和虚数部两方、或者导纳的大小、阻抗的大小。
·在上述实施例中示出如下例子:将相位差为零附近作为基准,检测由特异性的变化引起的测定异常。另一方面,对相位或者虚数部设置基准,并根据利用该基准确定的标本的时间变化量检测测定异常的技术思想也能够适用于检测由上述的特异性的变化导致的测定异常以外的测定异常。也就是说,对相位或者虚数部设置基准,并根据利用该基准确定的标本的时间变化量检测测定异常,对于不仅设想式(1)而且设想式(2)等的物理模型、可以说变为晶体振荡器和沉积物的相关关系的范围外的事件来说,能够检测该事件。换句话讲,关于变为晶体振荡器和沉积物的相关关系的范围外的想要确定的测定异常,反复进行根据基准对提高信号强度比的标本进行确定的有限次实验,据此能够进行适用上述技术思想的测定异常的检测。
·上述实施例中的作为基准的相位差为零附近的值或者范围是图4所示的虚数部的值或者其范围,但是该值或范围不限于此,例如也可以使用将范围进一步缩窄的数值手法等,进一步提高精度,或者以检测不同的测定异常为目的而进行。例如,作为数值手法可列举如下:通过对接收信号进行傅里叶变换,并对接收信号波形进行频率分解,从而例如严密地确定相对于相位差零的接收信号波形,对该波形使用本手法。
·从对相位设置基准,提高信号强度比的观点出发,也可以将励振信号波形设为正弦波以外的波形,使根据基准确定的标本的信号强度增强。在想要确定的测定异常相对于某输入频率选择性地强烈响应的情况下,这样的结构能够实现更高的检测精度。
·在实施例中仅利用基波,但是也能够以同一相位为基准,将基波的n倍波复合而作为标本利用,对合一或者各波进行改变加权的复合评价。根据该结构,能够提高测定异常的检测精度,另外也能够分别检测由相互不同的事件导致的测定异常。
·切换处理不限于单一的晶体振荡器中的电极间的切换,在具备多个晶体振荡器的结构中,也可以适用于晶体振荡器间的切换。
·上述的特异性的变化与在真空度、输入电力、热量平衡恒定的条件下无关地被认定,因此也可以利用真空度、输入电力、热量平衡为恒定等的条件,以使得在判定部进行发生异常的逻辑运算时有助于判定精度的提高,并检测由上述的特异性的变化导致的测定异常的发生。
符号说明
C1:等价串联电容
Fs:串联谐振频率
F1、F2:半值频率
Fw:半值频率宽度
L1:等价串联电感
R1:等价串联电阻
11:真空槽
12:蒸镀源
14A1、14A2、14C:电源
14B:晶体振荡器
14:检测装置
20:控制装置
21:控制部
22:存储部
23A:第1测定部
23B:第2测定部
24:异常检测部
25:确定部
26:判定部
Claims (5)
1.一种测定异常检测装置,当使用对晶体振荡器的发送信号的波形和对来自所述晶体振荡器的所述发送信号响应的接收信号的振动波形之间的相关关系计算在所述晶体振荡器堆积的膜厚的时间变化率时,作为测定异常而检测所述膜厚的时间变化率暂时增减的现象,
在所述测定异常检测装置中,
对根据所述相关关系导出的相位或者虚数部设置基准,利用所述基准确定能够追随所述测定异常的标本,对所述标本的时间变化量是否由所述测定异常引起进行评价,由此检测所述测定异常,
所述基准是所述晶体振荡器中的导纳的虚数部或者阻抗的虚数部,
所述标本是所述晶体振荡器中的导纳的实数部或者阻抗的实数部。
2.根据权利要求1所述的测定异常检测装置,其中,
所述测定异常检测装置具备:
计算部,其计算所述膜厚的时间变化率;
检测部,其将所述标本的时间变化量在正常范围外作为所述测定异常;以及
控制部,其执行用于对所述检测部刚刚检测出所述测定异常之前的所述计算部的计算结果进行保持的保持处理,在所述标本的时间变化量返回正常范围内时解除所述保持处理。
3.根据权利要求1或2所述的测定异常检测装置,其中,
使用用于收集所述相关关系的参数的第1传感器部和用于收集所述相关关系的参数的第2传感器部,
在使用一方传感器部而得到的所述标本的时间变化量的评价中检测出所述测定异常时,使用由另一方传感器部收集的所述相关关系的参数计算所述膜厚的时间变化率。
4.根据权利要求3所述的测定异常检测装置,其中,
两个电极位于所述晶体振荡器中与蒸镀源对置的侧面,
所述第1传感器部具备一方电极,
所述第2传感器部具备另一方电极。
5.一种测定异常检测方法,在使用对晶体振荡器的发送信号的波形和对来自所述晶体振荡器的所述发送信号响应的接收信号的振动波形之间的相关关系计算在所述晶体振荡器堆积的膜厚的时间变化率时,作为测定异常而检测所述膜厚的时间变化率暂时增减的现象,
在所述测定异常检测方法中,
对根据所述相关关系导出的相位或者虚数部设置基准,利用所述基准确定能够追随所述测定异常的标本,评价所述标本的时间变化量是否由所述测定异常引起,由此检测所述测定异常,
所述基准是所述晶体振荡器中的导纳的虚数部或者阻抗的虚数部,
所述标本是所述晶体振荡器中的导纳的实数部或者阻抗的实数部。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-091637 | 2020-05-26 | ||
JP2020091637A JP7036864B2 (ja) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 測定異常検出装置、および、測定異常検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113720252A CN113720252A (zh) | 2021-11-30 |
CN113720252B true CN113720252B (zh) | 2023-04-11 |
Family
ID=78672782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110565378.6A Active CN113720252B (zh) | 2020-05-26 | 2021-05-24 | 测定异常检测装置及测定异常检测方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7036864B2 (zh) |
KR (1) | KR20210146231A (zh) |
CN (1) | CN113720252B (zh) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106574365A (zh) * | 2014-08-26 | 2017-04-19 | 株式会社爱发科 | 膜厚监视器和膜厚测量方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5372263A (en) | 1976-12-10 | 1978-06-27 | Rasa Industries | Cloccpreventing method of submerged sieve |
JP2852585B2 (ja) | 1992-09-02 | 1999-02-03 | ハウス食品株式会社 | デザート食品 |
JP4213061B2 (ja) | 2003-03-28 | 2009-01-21 | シチズンホールディングス株式会社 | Qcmセンサーおよびqcmセンサー装置 |
US8438924B2 (en) | 2011-02-03 | 2013-05-14 | Inficon, Inc. | Method of determining multilayer thin film deposition on a piezoelectric crystal |
JP6060319B2 (ja) * | 2014-07-15 | 2017-01-11 | 株式会社アルバック | 膜厚制御装置、膜厚制御方法および成膜装置 |
JP5975073B2 (ja) | 2014-07-30 | 2016-08-23 | コベルコ建機株式会社 | 建設機械 |
KR101870581B1 (ko) * | 2017-09-29 | 2018-06-22 | 캐논 톡키 가부시키가이샤 | 수정진동자의 수명 판정방법, 막두께 측정장치, 성막방법, 성막장치, 및 전자 디바이스 제조방법 |
CN109881163A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-06-14 | 张晓军 | 一种薄膜沉积工艺控制系统及方法 |
-
2020
- 2020-05-26 JP JP2020091637A patent/JP7036864B2/ja active Active
-
2021
- 2021-05-24 CN CN202110565378.6A patent/CN113720252B/zh active Active
- 2021-05-24 KR KR1020210066293A patent/KR20210146231A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106574365A (zh) * | 2014-08-26 | 2017-04-19 | 株式会社爱发科 | 膜厚监视器和膜厚测量方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021188940A (ja) | 2021-12-13 |
CN113720252A (zh) | 2021-11-30 |
JP7036864B2 (ja) | 2022-03-15 |
KR20210146231A (ko) | 2021-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109477751B (zh) | 电子振动传感器 | |
US6851313B2 (en) | Vibratory level sensor | |
JP2974253B2 (ja) | 物質の蒸着速度の制御方法 | |
CN113811634B (zh) | 测定异常检测装置及测定异常检测方法 | |
US7886602B2 (en) | Apparatus for determining and/or monitoring a process variable | |
JP5140724B2 (ja) | 水晶振動子及びこれを使用した測定方法 | |
CN1673766A (zh) | 操作测试振动液位开关传感器的方法和相应振动液位开关 | |
KR102066984B1 (ko) | 막 두께 모니터 및 막 두께 측정 방법 | |
Ferrari et al. | Overview of acoustic-wave microsensors | |
US10895489B2 (en) | Method for monitoring the condition of an electromechanical resonator | |
CN113720252B (zh) | 测定异常检测装置及测定异常检测方法 | |
JPH11173968A (ja) | 液体性状測定方法及び液体性状測定装置 | |
KR102035143B1 (ko) | 막 두께 제어 장치, 막 두께 제어 방법 및 성막 장치 | |
JP2006078181A (ja) | Qcmセンサおよびqcmセンサによる測定方法 | |
JP7217822B1 (ja) | 膜厚監視方法および膜厚監視装置 | |
US9032797B2 (en) | Sensor device and method | |
McFaul IV et al. | Applied-force oscillations in avalanche dynamics | |
JP7102588B1 (ja) | センサ装置 | |
JP2024022023A (ja) | 測定装置、成膜装置および膜厚測定方法 | |
Zhao et al. | A new impedance based sensitivity model of piezoelectric resonant cantilever sensor | |
RU57467U1 (ru) | Акустический газоанализатор | |
CN114564985B (zh) | 基于改进最小二乘的谐振式传感器谐振频率快速识别方法 | |
JP2023545576A (ja) | 圧電共振子、圧電共振子のための圧電材料、および圧電共振子を製造するための方法 | |
Li et al. | Effects of mass layer stiffness and imperfect bonding on a quartz crystal microbalance | |
RU2285247C2 (ru) | Способ определения резонансной частоты, добротности и амплитуды стационарных резонансных колебаний |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |