DE1939667C

DE1939667C - Process for the continuous measurement of the thickness of a thin film

Info

Publication number: DE1939667C
Authority: DE
Inventors: Conrad Albert Bethlehem; Dumbri Austin Charles Easton; Roberts James Franklin Bethlehem; Pa. Clark (V.StA.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Publication date: 1971-10-21

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur daß der NiederschJagsproze0 der Schicht auf beidei kontinuierlichen Messung der Dicke einer auf einer auf gleiche Temperatur erhitzten Unterlagen mit de erhitzten Unterlage durch Niederschlagen aus einer gleichen Geschwindigkeit erfolgt sowie daß währen« Dampfphase in einer Vakuumkammer aufwachsen- des Niederschlagsprozesses die Intensitäten der voi den transparenten oder zumindest halbtransparenten 5 den beiden Unterlagen emittierten und von dei Dünnschicht, in dem die Intensität der von der heißen Schichten durchgelassenen elektromagnetischen StrahThe invention relates to a method for the precipitation process of the layer on both continuous measurement of the thickness of a substrate heated to the same temperature with de heated surface is carried out by deposition at the same speed and that during « Vapor phase in a vacuum chamber growing precipitation process the intensities of the voi the transparent or at least semi-transparent 5 emitted from the two documents and from the dei Thin film in which the intensity of the electromagnetic beam transmitted by the hot layers

And are measured and compared with each other by the growing up Electromagnetic radiation and the precipitation process is interrupted, so

lung vorbestimmten Spektralbereichs überwacht und bald die Differenz der beiden gemessenen Strahlungs-monitoring of a predetermined spectral range and soon the difference between the two measured radiation

bei Erreichen eines der gewünschten Schichtdicke io Intensitäten einen vorbestimmten, der gewünschte!on reaching one of the desired layer thickness io intensities a predetermined, the desired one!

entsprechenden Wertes der Strahlungsintensität der Schichtdicke entsprechenden Wert erreichtcorresponding value of the radiation intensity of the layer thickness corresponding value is reached

Precipitation process is interrupted. Leave with the method according to the invention

Beim Aufwachsenlassen von Dünnschichten, ins- sich Schichtdicken während des Aufwachsen.¹: mit besondere durch einen Niederschlag aus der Dampf- sehr hoher Genauigkeit messen und überwachen, wie phase, ist die Niederschlagsgeschwindigkeit schwierig 15 sie beispielsweise bei der Herstellung bei Halbleiterzu reproduzieren. Es ist daher wünschenswert, eine bauelementen erforderlich ist
Methode zum Überwachen der Dicke der Schicht zu Wie aus der optischen Interferenztheorie bekannt haben, wenn diese durch Niederschlagen aus der ist, führt die Durchlässigkeit einer elektrisch nicht-Dampfphase aufwächst Es sei bemerkt, daß der leitenden Dünnschicht, deren Brechungsindex nied-Ausdruck »Niederschlagen aus der Dampfphase« 30 riger ist als der der nichtleitenden emittierenden hier in seinem weitesten Sinne zu verstehen ist und Unterlage, zu Minima und Maxima annähernd ent-Verfahren wie z. B. Aufdampfen im Vakuum, pyroli- sprechend folgenden Gleichungen:
tische Zersetzung, Plasma-Niederschlag und Zerstäuben umfaßt nl = 2t (Miiima) (1)When growing thin layers, actually layer thicknesses during the growth. ¹ : with special measurement and monitoring of the phase, the rate of precipitation is difficult to reproduce, for example in the manufacture of semiconductors, with very high accuracy due to a precipitation from the vapor. It is therefore desirable that a component is required
Method of monitoring the thickness of the layer to As have known from the optical interference theory, when this is due to deposition from the, the permeability leads to an electrically non-vapor phase grows It should be noted that the conductive thin film, whose refractive index low-term "deposition from." The vapor phase is more than that of the non-conductive emitting is to be understood here in its broadest sense. B. evaporation in a vacuum, pyroli- speaking the following equations:
Table decomposition, plasma precipitation and atomization includes nl = 2t (Miiima) (1)

There are various methods of measuring 35 and

der Filmdicke, nachdem der RIm niedergeschlagen („ + i/t) >l = 2i (Maxima). (2)
und der Niederschlagsprozeß beendigt worden istthe film thickness after the RIm is deposited („+ i / t)> l = 2i (maxima). (2)
and the knockdown process has been terminated

The layer thickness is preferred by weighing or where η is an integer or zero, furthermore. *. the

mittels Interfen nzmessungen bestimmt Diese Metho- Wellenlänge der überwachten Strahlung, gemessen inThis method wavelength of the monitored radiation, measured in

den lassen sich jedoch nicht "hne weiteres auf die 30 der Schicht, und r die Schichtdicke. Wie vorstehendHowever, this cannot be described further on the 30 of the layer and the layer thickness. As above

Thickness measurement of a growing layer indicated, equations (1) and (2) apply if the

wenden. Siehe beispielsweise Thin Film Micro- Brechungsindex der Schicht kleiner als der derturn. See for example Thin Film Micro- refractive index of the layer smaller than that of the

electronics«, L. Holland (Herausgeber), 1965; emittierenden Unterlage ist; andernfalls, d. h., wennelectronics, ”L. Holland (editor), 1965; emitting backing is; otherwise, d. i.e. if

S. Methfessel, "Thin layers", 1953, p. 114 the refractive index of the layer is greater than that of the

bis 116. 35 emittierenden Unterlage ist, treffen Gleichung (1) aufto 116. 35 emitting substrate, equation (1) occurs

Es sind auch Methoden bekannt (s. beispielsweise Maxima und Gleichung (2) at: Minima zu.
USA.-Patentschrift 3 099 579 und deutsche Patent- In jedem Fall gelten, wenn entweder die Dünnschrift 1 214 970), nach denen die Dicke einer trans- schicht oder die Unterlage elektrisch leitend ist« die parenten, auf einer heißen Unterlage aufwachsenden Gleichungen (1) und (2) nicht mehr, und zwar wegen Schicht bestimmt wird durch Überwachen einer von 40 von Null und η verschiedenen Phasenverschiebungen, außen zugeführten, hieran reflektierten oder durch- die bei der Reflexion und dem Durchlassen der gelassenen elektromagnetischen Strahlung. Diese Strahlung an den Grenzflächen auftreten. Aber auch Methoden haben jedoch den Nachteil, daß die von hier treten in jedem Fall Maxima und Minima auf, der heißen Unterlage selbst emittierte Strahlung diese obgleich deren Beziehung zur Schichtdicke im VerBestimmung verfälscht. In ähnlicher Weise ver- 45 gleich zu Gleichungen (1) und (2) ein zusätzliches fälschen, wenn die Schicht beispielsweise im Vakuum Glied enthalten kann, das diese Phasenverschieaufgedampft wird, die sich am Fenster der Bedamp- Bungen repräsentiert Wenn also die Schicht in der fungskammer ansammelnden Niederschläge die Dicke zunimmt, unterliegt — gleichgültig ob die Schichtdickenbestimmung noch weiter. Es ist daher Unterlage oder die Schicht leitend ist — die IntenwUnschenswert, ein Verfahren zum Bestimmen der se «ität der von der heißen Unterlage emittierten Strain Dicke solcher pUnnschichten während des Auf- rung einer gegebenen Wellenlänge bei deren Durch' wachsen« derselben zu haben, das diese Komplika- tang durch den Film Schwankungen zwischen tionen vermeidet, Maxima und Minima. Durch Abbrechen des Nieder-Methods are also known (see, for example, maxima and equation (2) at: minima to.
USA.-Patent 3 099 579 and German Patent In any case, if either the thin document 1 214 970), according to which the thickness of a transparent layer or the base is electrically conductive, the parent equations that grow on a hot base apply ( 1) and (2) no longer, namely because of the layer is determined by monitoring one of 40 phase shifts other than zero and η , externally supplied, reflected thereon or transmitted through the reflection and transmission of the electromagnetic radiation left. This radiation occurs at the interfaces. However, methods also have the disadvantage that the maxima and minima always occur from here, and the radiation emitted by the hot substrate itself falsifies its relationship to the layer thickness in the determination. In a similar way, compare to equations (1) and (2) an additional falsification, if the layer can contain, for example in the vacuum member that this phase shift is vapor deposited, which is represented at the window of the vapor deposition fung chamber accumulating precipitates the thickness increases, is subject - regardless of whether the layer thickness determination is still further. It is, therefore, the substrate or the layer that is conductive - it is desirable to have a method of determining the thickness of the strain emitted by the hot substrate during the formation of a given wavelength as it 'grows' through it This complication by the film avoids fluctuations between functions, maxima and minima. By canceling the lower

The inventor Adulterations

liegt die Aufgabe zugrunde, ein schlagsprozesses unmittelbar, nachdem eine vorbe*is based on the task of starting a stroke process immediately after a previous *

Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke während 59 stimmte Anzahl (ganze oder bruchteilige Anzahl) des Aufwachsen» anzugeben, bei dem die von der solcher Schwankungen aufgetreten sind, wird da· heißen Unterlag! herrührenden und durch da» Beob· durch eine vorbesümfiite gewünscht« Schichtdicke achtungsfefliter < ler Niedenchlagskammer bedingten Niedergeschlagen.Procedure for determining the layer thickness during 59 correct number (whole or fractional number) of growing up », during which the such fluctuations occurred, will be hot pad! resulting and due to the "observation by a temporarily desired" layer thickness Attention-free <ler Niedenchlagskammer conditionally defeated.

vermieden werden (Temperatur· ' Bei dem erfindungsgemlBen Verfahren werdenbe avoided (temperature in the process according to the invention

Schwankungen der Unterlage bzw. Niederschlüge an te «wei Unterlagen verwendet, von denen die eineFluctuations in the substrate or precipitation on te “White documents used, one of which

den Beobachtungsfenitern). bereit· eine Beschichtung auf einem anderen trän··the observation windows). ready a coating on another soak

According to the invention, this object is thereby achieved by parent or at least semipermeable material

jelusf, daß in die Vakuumkammer außer der mit der vorausgewählter Dicke trägt. Abgesehen von dieserjelusf that carries into the vacuum chamber besides the one with the preselected thickness. Apart from this

tu bestimmenden Dünnschicht zu versehenden Unter· Beschichtung sind die beiden Unterlagen ansonstenThe two bases are otherwise the undercoating to be provided with the thin layer that is to be determined

lage zusätzlich eine zweite Unterlage eingebracht ist, «s identisch, jedoch ist dieses nicht wesentlich. Daa fürIf a second base is also introduced, it is identical, but this is not essential. Daa for

lie bereift eine Beschichtung vorbestimmter Stärke diese zusätzliche Beschichtung verwendete MaterialA coating of a predetermined thickness provides this additional coating with material

lus einem transparenten, jedoch vom niederzuschla· wird wünschenswert von denjenigen Materialien aus·lus a transparent, but from falling down it becomes desirable from those materials from

[enden Material verschiedenen Material trägt, und gewählt, welche dafür bekannt sind, relativ leicht und[end material carries different material, and chosen which are known to be relatively light and

auf eine vorausgewählte Dicke reproduzierbar auf gang durch allgemein bekannte Mittel überwachtmonitored to a preselected thickness reproducibly on passage by well known means

der Unterlage aufzuwachsen. Die beiden Unterlagen, wird.to grow up on the mat. The two documents, will.

von denen die eine die erwähnte zusätzliche Be- Die Unterlage \A hat eine zusätzliche Beschichschichtung trägt, werden dann im thermischen deich- tung 8 aus Siliziumdioxyd (SiO,) vorbestimmter gewicht dicht nebeneinander angeordnet, während 5 Dicke, beispielsweise 810 A. Diese Beschichtung 8 der Niederschlagsprozeß der gewünschten Schicht mit kann nach bekannten Methoden, beispielsweise durch der gleichen Geschwindigkeit auf beiden Unterlagen thermisches Aufwachsenlassen in Wasserdampf, erbei der gleichen erhöhten Temperatur ausgeführt halten werden. Die vorgeschriebene Dicke kann wird. Während dieser Niederschlagsprozeß abläuft, erreicht werden durch Vorausbestimmung der wird die von den Unterlagen emittierte und durch io Niederschlagsgeschwindigkeit nach bekannten Medie Schichten durchgelassene elektromagnetische thoden, z. B. durch Spektrophotometrie im sichtbaren Strahlung entweder periodisch odej kontinuierlich oder ultravioletten Bereich oder durch Strahlinnerhalb eines gegebenen Spektralbereiches, d.h. Vielfachinterferometrie. Beide Unterlagen 1 und \A eines gegebenen Wellenlängenintervalls, gemessen. werden dem gleichen Niederschlagsprozeß für ein Die Differenz zwischen den solcherart überwachten ij gewünschtes transpar in tes Schichtmaterial, beispieisbeiden Strahlungsintensitäten der beiden Unterlagen weise Aluminiumoxyd (Al₈O₃) in an sich bekannter wird selbst zeitlichen Schwankungen unterliegen. Weise unterworfen. Das Vorsehen einer Aluminium-Daher wird eine Schicht der gewünschten Dicke oxyd-Dünnschicht av Silizium ist beispielsweise bei (auf beiden Unterlagen) niedergeschlagen sein, der Herstellung eines bestimmten Feldeffekttransistorunmittelbar nachdem eine vorb^3timmte (bruchteilige ao Typus mit isolierter Steuerelektrode (IGFET) oder ganzzahlige) Anzahl solche? Schwankungen auf- brauchbar. Die Unterlagen 1 rind IA sind dicht getreten ist Die Eichung der Anzahl solcher Schwan- nebeneinander angeordnet, so daß die Schichten 9 kungen bezüglich der Schichtdicke kann durch eine -> und 9 A mit der gleichen Geschwindigkeit aufwachsen Vorversuch oder durch Ausnutzung der Tatsache und die Unterlagen in gegenseitigem thermischem erfolgen, daß eine jede solche Schwankung einer aj Gleichgewicht sind. Im Regelfall werden die Unter-Dickenzunahme von einer halben mittleren Wellen- lagen 1 und IA bei 900° C oder darüber während länge der überwachten Strahlung entspricht, wobei des Niederschlagsprozesscs gehalten, so daß sie jedoch die in der Schicht gemessene mittlere Wellen- nennenswerte Strahlungsintensität im Spektralbereich länge zugrunde zu legen ist Vorteilhaft wird die von etwa 6000 A Wellenlänge im Vakuum abstrahlen. Intensität der von jeder Unterlage emittierten elektro- 30 Während der Niederschlag fortschreitet, wachsen die magnetischen Strahlung durch einen gesonderten ΑΙ,Ο,-Schichten 9 und 9 A auf den Unterlagen 1 Photodetektor überwacht, und deren Ausgangs- bzw. 1A auf, und die Differenz zwischen den Aus verhältnis für eine gegebene einfallende Strahlung gangen 6 und 6A der Photodetektoren 5 und SA wird so eingestellt, daß die Differenz in deren Aus- wird am Differenzverstärker 7 gemessen. Wenn diese gangen gerade dann gleich Null wird, wenn die ge- 35 Differenz einen vorgeschriebenen Wert nach einer wünschte Filmdicke erreicht ist. Hierdurch erhält vorgeschriebenen Schwankungszahl erreicht, wird der n.an eine noch genauere Kontrolle über die resui- Niederschlagsprozeß abgebrochen. Zu diesem Zeittierende Dicke. punkt werden die Unterlagen 1 und 1A eineone of which is the aforementioned additional loading The backing \ A has carries an additional Beschichschichtung are then in thermal dike tung 8 of silicon dioxide (SiO,) of predetermined weight densely arranged adjacent to each other, while 5 thickness, for example 810 A. This coating 8 the deposition process of the desired layer can be carried out by known methods, for example by allowing thermal growth in water vapor at the same speed on both substrates, at the same elevated temperature. The prescribed thickness can be. While this precipitation process is running, can be achieved by predetermining the will be emitted by the documents and through io precipitation speed according to known media layers passed through electromagnetic methods, z. B. by spectrophotometry in visible radiation either periodically or continuously or in the ultraviolet range or by beam within a given spectral range, ie multiple interferometry. Both documents 1 and \ A of a given wavelength interval, measured. The difference between the monitored ij desired transpar in tes layer material, beispiebeiden radiation intensities of the two substrates such as aluminum oxide (Al ₈ O ₃ ) in itself is subject to fluctuations over time. Way subject. The provision of an aluminum will therefore be a layer of the desired thickness thin oxide layer av silicon is deposited, for example, in (on both substrates), the production of a certain field effect transistor immediately after a predetermined (fractional ao type with insulated control electrode (IGFET) or integer ) Number of such? Fluctuations can be used up. The documents 1 and IA are tightly packed. The calibration of the number of such swans is arranged next to one another, so that the layers 9 kungen with regard to the layer thickness can grow through a -> and 9 A with the same speed preliminary test or by taking advantage of the fact and the documents take place in mutual thermal that any such fluctuation are an aj equilibrium. As a rule, the under-increase in thickness of half a mean wave layer 1 and IA at 900 ° C. or above corresponds to the monitored radiation during the length of the period, with the precipitation process being maintained, so that the mean nominal wave radiation intensity measured in the layer is It is advantageous to use the spectral range length as a basis that emits a wavelength of around 6000 A in a vacuum. Intensity of the electrical emitted by each pad 30 While the precipitation progresses, the magnetic radiation grows through a separate ΑΙ, Ο, -layers 9 and 9 A on the pads 1 photodetector monitored, and their output or 1 A , and the The difference between the off ratio for a given incident radiation 6 and 6A of the photodetectors 5 and SA is set so that the difference in their off is measured at the differential amplifier 7. If this becomes equal to zero just when the difference has reached a prescribed value after a desired film thickness. As a result, the prescribed fluctuation number is reached, the n.an an even more precise control of the resui- precipitation process is aborted. At this time thick. At this point, documents 1 and 1 A become one

The method according to the invention should have the desired thickness on the basis of layer 9 or 9 A,

einiger AusfUhningsbeispiele im einzelnen erläutert 40 wie dieses nachstehend noch an Hand der Fig. 2 imsome AusfUhningsbeispiele explained in detail 40 how this is below with reference to Fig. 2 in

werden. In der Zeichnung ist einzelnen erläutert wird. Vorteilhaft werden imwill. In the drawing each is explained. In the

Fig. t eine (nicht maßstabsgerechte) Darstellung Hinblick auf optimale Genauigkeit die Verfahrenseiner Apparatur zur Durchführung einer ersten Aus- parameter so eingestellt, daß die gewünschte FiImführungsform des Verfahrens, dicke dann erreicht wird, wenn die Differenz zwischenFIG. 3 is a representation (not to scale) with regard to optimal accuracy, the method of an apparatus for carrying out a first adjustment parameter set so that the desired form of implementation of the method, thickness is achieved when the difference between

Fig. 2 is a diagram of the radiation intensity «- 45 the outputs 6 and 6A is equal to zero, as is Course depending on the layer thickness, as is also shown in the explanation below

dieser bei der AusfUhrungsform des Verfahrens nach im einzelnen ergibt.this results in the execution of the method according to in detail.

Fig. 1 obtained; will, and For sharper results, use known filters 3 shows an illustration 10 (not to scale) and shows the photodetectors 5 and SA

einer weiteren Apparatur zur Durchführung einet 50 geschaltet. Diese Filter sind so ausgewählt, daß siea further apparatus for carrying out a 50 switched. These filters are chosen so that they

zweiten AusfUhningsform des Verfahrens. nur einen schmalen Spektralbereich (halbe Band-second embodiment of the procedure. only a narrow spectral range (half a band

, . . _T breite gleich 30 A) der Strahlung durchlassen. Daher,. . _T width equal to 30 A) of the radiation to pass through. Hence

Example I, the photodetectors measure the radiation intensity In Fig. 1, silicon substrates 1 and IA are within this narrow spectral range, which of the

halb einer Niederschlagskammer 2 angeordnet, die 55 heißen Unterlagen XA und 1 emittiert und von denhalf of a precipitation chamber 2 arranged, the 55 hot documents XA and 1 emitted and from the

ihrerseits ein gegenüber der zu überwachenden Strah- Schichten 8,9 A und 9 durchgelassen wird.in turn, one opposite to the beam layers 8, 9 A and 9 to be monitored is allowed to pass.

huf von den Unterlagen 1 und IA durehl&uigee Ia Fig. 2 lil dl« .Kurve al eine Elchkurve derhuf from the documents 1 and IA through Ia Fig. 2 lil dl «. Curve al a moose curve of the

oder zufflifldett teü<furchlM**l|e» Fenster 3 besitzt 6000 λ (Wellenlänge im Vakuum) Sirablungsinten-or according to your needs, window 3 has 6000 λ (wavelength in vacuum).

LioMn 4 and 4 A Munmeln this radiation from the sitSt depending on the thickness of the AI ₁ O ₁ - Document 1 and IA and focus on the «0 layer * 9, which is deposited on the document 1 at 925 ° C. Ofi vdn Photodetektoree 8 or SA, which is struck. The curve 21 is obtained with the help

fe Shl lihfll fidlih Fildik f hid Nidfe Shl lihfll fidlih Fildik f hid Nid

Oberfiikfttfn vdn Photodetektore 8 bzw S, d geschlagen w e K 21 erhält man t Hilf gegenüber dfeter Strahlung gleichfalls empfindlich von Filmdickennieseungen, auf verschiedene Nieder« sind. Nicht dargestellte Blenden hindern die Strah· schlage folgend, nach bekannten Methoden. Es sei lunfdef Unterlage 1 dann, den Photodetektor 5Λ bemerkt, daß der Abstand lange der Abszisse §B erreichen, ^nd umgekehrt die Strahlung der Unter- «5 zwischen deai ersten Maximum und dem ersten lage SW daran, dm Photodetektor S zu erreichen. Minimum (d. h. eine halbe Schwankungsbreite) 0fr Ausging· * und 6A dieser Photodetektortd 860A ist. Daher würde eine vollständige Schwan-Degen an eiflwa Differenzverstärker 7, dessen Aus- kung der Kurve21 in Fig. 2 einem ΑΙ,Ο,-Nieder-If the surface of the photodetectors 8 or S, respectively, is beaten by 21, one also obtains the help of thin radiation, which is also sensitive to the tendency of the film to decrease in thickness to different levels. Diaphragms (not shown) prevent the streams from following, using known methods. It should then be noted that the photodetector 5Λ lunfdef base 1, that the distance of the abscissa reaches §B, and conversely, the radiation of the base 5 between the first maximum and the first position SW was about to reach the photodetector S. Minimum (ie half a fluctuation range) 0 for output * and 6A this photodetector is 860A. Therefore, a complete swan sword on a differential amplifier 7, the expression of curve 21 in Fig. 2 with a ΑΙ, Ο, -low-

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schlag entsprechen, dessen Dicke gleich 172OA ist, Die Silizium-Unterlage 31/4 hat eine zusätzlicheimpact, the thickness of which is equal to 172OA, the silicon underlay 31/4 has an additional

d. h. gleich einer halben Wellenlänge im Film 9 (aus Siliziumdioxyd-Beschichtung vorgeschriebener Dicke,d. H. equal to half a wavelength in film 9 (made of silicon dioxide coating of prescribed thickness,

AI ₄ O ₁ , at 925 'C) of the radiation, the wavelength of which, for example, as in Example I of 810 A. The

im Vakuum 6000 A beträgt. Folglich sind die Träger 32 wird zusammen mit den hierauf befind-is 6000 A in a vacuum. Consequently, the carrier 32 is together with the there-

Fluctuations or fractions thereof in the 5 documents borrowed with the aid of a high frequency coil Curve 2t a measure of the thickness of the Al ₂ O _a layer 9 33 heated. The carrier 32, which is mounted on a shaft 34

auf der Unterlage 1. montiert ist, wird über einen Antriebsgurt 35 A vonis mounted on the base 1., is via a drive belt 35 A from

Die Kurve 22 in F i g. 2 gibt den Verlauf der einem Motor 35 in Drehung versetzt. Eine Dreh-Strahlungsintensität bei 6000 Λ (Wellenlänge im dichtung 36 befindet sich längs des Umfangs einer Vakuum) in Abhängigkeit von der Dicke des A1₂O_Ä- io Basisplatte 37, um die Olocke 30 abzudichten.
Films 9/1 wieder, der auf der 810 Λ dicken SiO₈- Über den Gaseinlaß 38 wird ein das niederzu-Bcschichtung 8 auf der Siliziumunterlage 1A auf- schlagende Aluminiumoxyd enthaltender Dampf in wächst. Wegen der zusätzlichen SiOg-Beschichtung 8 die Glucke 30 eingeführt. Wenn die Welle 34 den sind die Kur\cn 22 und 21 »außer Phase«, d. h.. Träger 32 antreibt, stellt ein Sckundärelektronenderen Maxima und Minima entsprechen nicht der- 15 vervielfacher 40 die von derjenigen Unterlage auf selben Al.O^Schicliidn.ke Hs sei daran erinnert. dem Träger 32 emittierte elektromagnetische Strahdaß wegen des dichten Ncbcncinanderliegens der lung fest, welche gerade auf den Sekundärelektronen-L'nicrlagen 1 und 1 A die Dicken der Schichten 9 vervielfacher 40 gerichtet ist. Ein an der Welle 34 und 9/4 im wesentlichen einander zu jedem Zeit- vorgesehener Nocken 39 betätigt je einen der Mikropunkt w.ihrcncJ ihres Aufwachsens gleichen. Die ao schalter 41 und 42 einmal pro Umdrehung der Welle. Knr\en 21 und 22 schneiden sich, von der Dicke Im einzelnen wird der Mikroschalter 41, wenn die Null ausgehend, das erste Mal im Punkt 23, der zusätzlich beschichtete Unterlage 31/4 gerade auf einer Al,(),-Schichtdicke 470 Λ für beide Schichten9 den Sekundärelektronenvervielfacher 40 gerichtet ist. um) 9 Λ entspricht. Sonach wird für eine gewünchte kurzzeitig geschlossen; ansonsten ist dieser Schalter Dicke der Al,O,-Schichten 9 und 9/4 gleich 470 A t$ oft>s. In ähnlicher Weise schließt der Nocken 39, der Niedcrschlagsprozeß abgebrochen, wenn die wenn die »KontrolU-Unterlage 31a gerade auf den Dillcrcn? in den Ausgängen 6 und 6 A, die vom Dif- Sekundärelektronenvervielfacher 40 gerichtet ist, den feren/'vcrstärker 7 gemessen wird, das erste Mal Mikroschalter 42 kurzzeitig. Die Unterlagen 31/4 gleich Null wird. Da Nullwerte leichter als andere und 31 α sind also auf den Träger 32 gegenüber dem Werte festzustellen sind, ist es vorzuziehen, die 30 Nocken 39 in vorbestimmten Stellungen angeordnet, Dicken der Filme 9 und 9 A durch solche Nullwert- um diese Schließungen der Mikroschalter 41 und 42 bestimmungen zu messen. zu bewerkstelligen, an welche ihrerseits der AusgangThe curve 22 in FIG. 2 gives the course of a motor 35 in rotation. A rotational radiation intensity at 6000 Λ (wavelength in the seal 36 is along the circumference of a vacuum) depending on the thickness of the A1 ₂ O _Ä - io base plate 37 in order to seal the lock 30.
Film 9/1 again, which grows on the 810 Λ thick SiO ₈ - Via the gas inlet 38 an aluminum oxide containing the layer 8 to be deposited on the silicon substrate 1 A is growing. Because of the additional SiOg coating 8, the mother hen 30 was introduced. If wave 34 denies, courses 22 and 21 are "out of phase", ie. Carrier 32 drives, represents a secondary electron, the maxima and minima do not correspond to the multipliers 40 of that base on the same Al.O ^ Schicliidn.ke Hs should be remembered. the carrier 32 emitted electromagnetic radiation because of the dense Ncbcncinanderliegend the treatment, which is directed straight to the secondary electron layers 1 and 1 A, the thicknesses of the layers 9 multiplier 40. A cam 39 which is provided on the shaft 34 and 9/4 essentially at each time actuates one of the microdots as their growth is the same. The ao switches 41 and 42 once per revolution of the shaft. Knr \ en 21 and 22 intersect, from the thickness. In detail, the microswitch 41, starting from zero, is the first time in point 23, the additionally coated base 31/4 straight on an Al, (), - layer thickness 470 Λ the secondary electron multiplier 40 is directed for both layers 9. around) 9 Λ . Afterwards it will be closed for a short time; otherwise this switch thickness of the Al, O, layers 9 and 9/4 is equal to 470 A t $ often> s. Similarly, the cam 39 closes, the knockdown process is aborted if the when the control pad 31a is just on the dill? in the outputs 6 and 6 A, which is directed by the secondary electron multiplier 40, which is also measured by the amplifier 7, microswitch 42 is briefly measured for the first time. The documents 31/4 will be zero. Since zero values are easier than others and 31 α are to be determined on the support 32 compared to the values, it is preferable to arrange the 30 cams 39 in predetermined positions, thicknesses of the films 9 and 9 A by such zero values - around these closures of the microswitches 41 and 42 determinations to measure. to accomplish, to which in turn the exit

The extent to which the curves 21 and 22 of the secondary electron multiplier 40 are electrically

»außer Phase« sind, hängt unter anderem von der angeschlossen ist."Out of phase" depends, among other things, on who is connected.

ursprüglichen Dicke der zusätzlichen SiO_ä-Beschich- 35 Die Mikroschalter 41 und 42 sind mit Verstärkern tung 8 auf der Unterlage IA ab. Wenn daher die Sl bzw. 52 elektrisch verbunden. Jeder dieser Ver-Dickc dieser zusätzlichen SiO_t-Beschichtung 8 von stärker ist eine Kathodenfolger-Anordnung mit negaden im vorstehenden angenommenen 810 A ver- tiver Spannungsrückkopplung, um während des schieden gewählt wird, so kann das Auftreten der Betriebs eine Eingangsimpedanz zu haben, welche ersten Nullstelle, d. h. des Überkreuzungspunktes 23 40 viel größer als die Impedanz des Sekundärelektronendcr Kurven 21 und 22, an eine Stellung verlegt wer- vervielfachers 40 ist. Kondensatoren Cl und C2 sind den. die einer von den obigen 470 A abweichenden an die Verstärker 51 bzw. 52 angeschlossen, um eine Dicke der AI_sO_s-Schichten 9 und 9 A entspricht. In Zeitkonstante zu haben, die im Vergleich zur Umähnlicher Weise kann durch Abwarten, bis die zweite drehungsperiode des Trägers 32 groß ist. Die Ein- und spätere Überkreuzungsstelle (die in F i g. 2 nicht 45 gangsspannungssignale e, und e_t zu den Verstärkern dargestellt ist und bei 1410 A ΑΙ,Ο,-Schichtdicke 51 bzw. 52 werden vdn Sekundärelektronenvervielauftritt) einen zweiten Nullwert im Ausgang des fächer 40, ansprechend auf die von den Unterlagen Differenzverstärkers 7 erzeugt, eine Dicke für die 31A und 31 α emittierte Strahlung geliefert. Die Aus-Al,O._rSchichten 9 und 9 A von 1410 A erhalten gangssignale der Verstärker Sl und 52 sind daher werden. 50 konstante Signale für eine Umdrehung des Trägersoriginal thickness of the additional SiO _ä -Beschich- 35 The microswitches 41 and 42 are with amplifiers device 8 on the base IA . Therefore, when the Sl and 52 are electrically connected. Each of these additional thicknesses of this additional SiO _t coating 8 of thicker is a cathode follower arrangement with negative voltage feedback assumed in the above 810 A to be selected during the process, so the occurrence of the operation may have an input impedance which first zero, ie the crossover point 23 40 is much greater than the impedance of the secondary electron end of curves 21 and 22, to a position multiplier 40 is relocated. Capacitors Cl and C2 are the. which is connected to one of the above 470 A deviating from the amplifiers 51 and 52, respectively, to a thickness of the Al _s O _s layers 9 and 9 A corresponds. To have a time constant that is similar to that in comparison to the Ummähnlichen way by waiting until the second period of rotation of the carrier 32 is large. The point of entry and later crossover (which is not shown in FIG. 2 as input voltage signals e, and e _t to the amplifiers and at 1410 A ΑΙ, Ο, layer thickness 51 and 52, respectively, result from secondary electron multiplication) a second zero value in the output of the fan 40, in response to the differential amplifier 7 generated by the documents, supplied a thickness for the 31 A and 31 α emitted radiation. The Aus-Al, O. _r layers 9 and 9 A of 1410 A received output signals of the amplifiers S1 and 52 are therefore. 50 constant signals for one revolution of the carrier

Der Schnittpunkt 23 kann auch einem von den 32 und können sich nur schrittweise ändern, und obigen 470 A verschiedenen Dickenwert der Filme 9 zwar ansprechend auf das neue, vom Sekundär- und 9/4 entsprechend gemacht werden durch Ändern elektronenvervielfacher bei jeder neuen Umdrehung des Verhältnisses der Blendenaperturen der Photo- (während des Schließern der Mikroschalter 41 und detektoren 5 und 5/4 oder durch Ändern des Span- 55 42) gelieferte Signal entsprechend der Strahlung vor nungsverhältnisses an den Ausgängen 6 und 6/4 für der Unterlage 31/4 oder 31a. Die Ausgangssignale eine gegebene einfallende Strahlungsintensität. Diese der Verstärker 51 und 52 werden an einen Differenz-Einstellungen der Photodetektoren haben die Wir- verstärker 53 über Widerstände R₁ und A₂ geliefert kung einer vertikalen Verschiebung der Kurven 21 Ein Gegenkopplungswiderstand R₁ ist zweckmäßij und 22 gegeneinander, wodurch sich die Abszisse 60 zur Begrenzung der Verstärkung des Verstärkers 52 des Schnittpunktes 23 wie gewünscht ändert. auf einen erwünschten Bereich für die Übertragunj _n . . zum Detektor 54 vorgesehen. Der Widerstand R Beispiel 11 stabilisiert, falls erforderlich, den Verstärker 53.The intersection point 23 can also be one of the 32 and can only change gradually, and the above 470 A different thickness value of the films 9, although in response to the new one, can be made corresponding to the secondary and 9/4 by changing the electron multiplier with each new revolution of the ratio the aperture apertures of the photo (during the closing of the microswitches 41 and detectors 5 and 5/4 or by changing the voltage 55 42) delivered signal according to the radiation before voltage ratio at the outputs 6 and 6/4 for the pad 31/4 or 31a. The output signals a given incident radiation intensity. This amplifier 51 and 52 are applied to a difference settings of the photodetectors the WIR have amplifier 53 supplied through resistors R ₁ and A ₂ effect a vertical displacement of the curves 21 A negative feedback resistor _R1 is zweckmäßij and 22 against each other, whereby the abscissa 60 to limit the gain of amplifier 52 of intersection 23 changes as desired. to a desired range for the transmission _n . . provided for detector 54. The resistor R Example 11 stabilizes the amplifier 53 if necessary.

In Fig. 3 a plurality are largely identical. The resistance R _t is adjustable to the relative

tischer sauberer Silizjumurrterlagescheiben 31 a, 31 b, 65 Empfindlichkeit des Differenzverstärkers 53 gegentable cleaner silicon support washers 31 a, 31 b, 65 Sensitivity of the differential amplifier 53 to

31 c ... innerhalb einer Quarzglocke 30 auf einem über den beiden Signalen der Verstärker 51 und 5ΐ31 c ... within a quartz bell 30 on one above the two signals of the amplifiers 51 and 5ΐ

Carrier 32 arranged. For definition purposes it should be controlled so that irregularities such as un Document 31 α referred to as the »control document. equal gain in amplifiers 51 and 52

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korrigiert werden können. Daher liefert der Detektor 54 im Effekt die Differenz zwischen der Strahlung, die Von den Unterlagen 31Λ und 31 α in der Glocke 30 emittiert und von den hierauf aufwachsenden Filmen entsprechend dem fortschreitenden Nieder- S scfrägsprozeß modifiziert wird. Diese Differenz unterliegt schwingungsähnlichen Schwankungen, wenn die Filme während des Niederschlagsprozesses auf den Unterlagen aufwachsen. Wenn diese Differenz einen vorbestimmten Wert, vorzugsweise Null, nach einer vorbestimmten Anzahl von Schwankungen er' reicht, wird der Niederschlagsprozeß unmittelbar abgebrochen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Unterlagen Ha, 31b, 31c ... sämtlich eine Aluminiumoxydschicht der vorbestimmten Dicke haben, wie sich dieses aus den Ausführungen zu Beispiel I ergibt.can be corrected. Therefore, the detector 54 provides the effect of the difference between the radiation emitted by the documents 31Λ and 31α in the bell 30 and modified by the films growing thereon in accordance with the progressive lowering process. This difference is subject to fluctuations similar to vibrations if the films grow on the substrates during the precipitation process. If this difference reaches a predetermined value, preferably zero, after a predetermined number of fluctuations, the precipitation process is terminated immediately. At this point in time, the documents Ha, 31b, 31c.

Claims

Patent claims:

1. Method for the continuous measurement of the ao thickness of a transparent or at least semitransparent thin layer growing on a heated substrate by deposition from a vapor phase in a vacuum chamber, in which the intensity of the electromagnetic emitted by the hot substrate and transmitted by the growing layer Radiation predetermined spectral range is monitored and when a value of radiation intensity corresponding to the desired layer thickness is reached, the precipitation process is interrupted, characterized in that, in addition to the substrate (1) to be provided with the thin layer (9) to be determined, in the vacuum chamber (2) there is also a second pad (IA) is introduced, which already has a coating (8) of a predetermined thickness made of a transparent material, but different from the material to be deposited, and that the precipitation process of the layer (9, 9A) on both surfaces heated to the same temperature succession (1, IA) takes place at the same speed and that during the precipitation process the intensities of the electromagnetic radiation emitted by the two substrates (1, IA) and transmitted by the layers are measured and compared with one another and the precipitation process is interrupted as soon as the difference between the two measured radiation intensities reaches a predetermined value corresponding to the desired layer thickness.

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2. The method according to claim 1, characterized in that the precipitate from dei Vapor phase is interrupted when the difference between the two radiation intensities is zero

1 sheet of drawings

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