JP4233644B2 - 膜厚モニター用水晶振動子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜装置において膜厚制御やレート制御に用いられる膜厚モニター用水晶振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空蒸着プロセス、スパッタリングプロセス等における成膜装置において、蒸着中・スパッタ中に、その膜厚を制御したり、蒸着速度・スパッタ速度（レート）を制御するために、一般に、膜厚モニターが用いられている。この膜厚モニターには測定方式により種々のタイプのものがあり、そのなかで広く使われているものとして水晶振動子式膜厚モニターがある。この水晶振動子としては、薄く切り出した水晶の両面に厚さ１００から２００ｎｍ程度の銀または金の電極膜を蒸着したものが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記水晶振動子上にＭｏやＭｇＯ等からなる内部応力の大きな膜を蒸着すると、該膜の割れや剥離が発生し易いために長時間モニタリングすることができないという問題があり、また膜厚モニターに使用される水晶振動子の寿命が短くなるという問題もある。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、水晶振動子の長寿命化を可能とし、また膜の剥離や割れを防止して長時間にわたるモニタリングを可能とする膜厚モニター用水晶振動子を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の膜厚モニター用水晶振動子は、成膜装置における膜厚制御やレート制御に用いられる膜厚モニター用水晶振動子において、水晶振動子の成膜面側の電極膜上にＺｎ膜を形成せしめてなるものである。
【０００６】
このように、電極膜上にＺｎ膜を形成した水晶振動子とすることにより、水晶振動子の長寿命化が図られると共に、水晶振動子上に堆積される膜の内部応力が緩和されて、堆積される膜の剥離や割れが防止され、長時間にわたるモニタリングが可能になる。このため、Ｍｏ、ＭｇＯ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＳｉＯ₂、またはＷ等の内部応力の大きな薄膜、好ましくは５×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²以上の内部応力を有する薄膜を堆積する時の膜厚制御やレート制御においてのモニタリングに特に効果がある。
【０００７】
本発明におけるＺｎ膜は、膜厚として一般に２〜３μｍ程度が適当である。膜厚が厚いほど効果的に本発明の目的を達成しうるが、この膜厚をあまり厚くしすぎると膜厚モニターとして使用可能な周波数が狭くなるため、３μｍ程度が限度である。２μｍ程度より薄いと本発明の目的を達成することが難しくなる。
【０００８】
本発明の膜厚モニター用水晶振動子でモニタリングできる堆積膜は、その形成方法に制限はなく、例えば蒸着プロセス、スパッタリングプロセなどにおいて形成される膜が含まれる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を図面を参照して具体的に説明する。これらの例は単に説明のために挙げるもので、本発明を何ら制限するものではない。
【００１０】
（本発明に関連する具体例１）
真空蒸着プロセスの成膜工程において、膜厚モニターに用いられる水晶振動子の成膜面側の蒸着銀電極膜上にＡｌの蒸着膜を２μｍ形成せしめた水晶振動子を用いて、Ｍｏ蒸着膜のレートモニターを５回行った。また、比較のため、Ａｌ蒸着膜を形成しなかった水晶振動子を用いて、同様にＭｏ蒸着膜のレートモニターを同じ条件下で５回行った。各水晶振動子上でのＭｏ蒸着膜の膜厚についてのモニタリングの結果を図１に示す。図１から明らかなように、銀電極膜上に直接Ｍｏを蒸着した場合には、この蒸着膜に割れやクラックが発生するため、水晶振動子上で約２μｍ以下の膜厚になるまでしかモニタリングできないが、銀電極膜上に形成したＡｌ膜上にＭｏを蒸着した場合には、水晶振動子上で約１０〜１５μｍの厚さになるまでモニタリングできた。
【００１１】
（実施例１）
本発明に関連する具体例１におけるＡｌ蒸着膜の代わりにＺｎ蒸着膜を２μｍ形成せしめた水晶振動子を用いて、Ｍｏ蒸着膜の代わりにＭｇＯ蒸着膜に対し、本発明に関連する具体例１と同様にレートモニターを５回行った。また、比較のため、Ｚｎ蒸着膜を形成しなかった水晶振動子を用いて、同様にＭｇＯ蒸着膜のレートモニターを同じ条件下で５回行った。各水晶振動子上でのＭｇＯ蒸着膜の膜厚についてのモニタリングの結果を図２に示す。図２から明らかなように、銀電極膜上に直接ＭｇＯを蒸着した場合には、この蒸着膜に割れやクラックが発生するため、水晶振動子上で約１７μｍ以下の膜厚になるまでしかモニタリングできないが、銀電極上に形成したＺｎ膜上にＭｇＯを蒸着した場合には、水晶振動子上で約６２〜８５μｍの厚さになるまでモニタリングできた。
【００１２】
（本発明に関連する具体例２）
本発明に関連する具体例１におけるＭｏ蒸着膜の代わりにＣｒ、Ｎｉ、ＳｉＯ₂、またはＷ蒸着膜に対し、本発明に関連する具体例１の水晶振動子を用いて、同様にレートモニターを行った。各水晶振動子において、銀電極膜上に直接Ｃｒ、Ｎｉ、ＳｉＯ₂、またはＷを蒸着した場合には、この蒸着膜に割れやクラックが発生するため、水晶振動子上で膜厚が低い範囲までしかモニタリングできないが、銀電極膜上に形成したＡｌ膜上にＣｒ、Ｎｉ、ＳｉＯ₂、またはＷを蒸着した場合には、直接蒸着した場合と比べて高くかつ広い範囲の膜厚になるまでモニタリングできる。
【００１３】
（本発明に関連する具体例３）
本発明に関連する具体例１におけるＡｌ蒸着膜の代わりにＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｇ、またはＡｕから選ばれる金属からなる蒸着膜を銀電極上に設けた水晶振動子を用いて、実施例１と同様にレートモニターを行った。各水晶振動子において、銀電極膜上に直接Ｍｏを蒸着した場合には、この蒸着膜に割れやクラックが発生するため、水晶振動子上で膜厚が低い範囲までしかモニタリングできないが、銀電極膜上に形成した上記金属膜上にＭｏを蒸着した場合には、直接蒸着した場合と比べて広い範囲の膜厚になるまでモニタリングできる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の膜厚モニター用水晶振動子によれば、内部応力の大きな薄膜形成時におけるレートや膜厚のモニタリングにおいて、水晶振動子の電極膜上に軟質金属膜を形成しない場合に比べ、水晶振動子の寿命を４倍から５倍以上長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｍｏ蒸着時におけるＡｌ蒸着膜の存在による効果を示すグラフ。
【図２】ＭｇＯ蒸着時におけるＺｎ蒸着膜の存在による効果を示すグラフ。

Claims (2)

1. 成膜装置における膜厚制御やレート制御に用いられる膜厚モニター用水晶振動子において、水晶振動子の成膜面側の電極膜上にＺｎ膜を形成せしめてなることを特徴とする膜厚モニター用水晶振動子。
2. 前記Ｚｎ膜の膜厚が２〜３μｍである請求項１記載の膜厚モニター用水晶振動子。

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