JP6581191B2 - 気相成長法の層厚測定装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、装置、特に気相成長法による基板に適用可能な層厚測定装置、及び、それぞれの層厚測定方法に関する。

それぞれ規制され、管理される蒸発プロセス、又は、気相成長法による基材のコーティング手順のために、基板上に沈降する蒸発材料の量または体積流量を測定することが必要である。蒸発プロセスおよび結果としてコーティングプロセス全体を、それぞれこのタイプの測定によって十分にモニタ又は制御できる。

いくつかの材料と元素、例えば、セレニウムについて、原理的には蒸発材料の一部が蒸気チャンバ、典型的には真空チャンバから抽出され、振動板、典型的には振動結晶に供給されることが知られている。振動板に付着する材料の量によって、振動板の共振周波数の変更が導かれ、その変更は、電気的に検出できる。この点で、共振周波数のシフトは、振動板上に堆積する層の質量および厚さの尺度である。この点で、測定すべき蒸発材料の体積流量は、このタイプの振動板による進行中のコーティング手順の間に測定できる。

振動板は、真空チャンバから離間して配置される。前記振動板は、典型的には、抽出セクションを介してガス導通または蒸気伝導方式で真空チャンバに結合される。真空チャンバから蒸気ジェットを抽出するとき、安定した測定信号を得るのに十分な量の材料蒸気が抽出されることが保証されなければならない。しかし、抽出された蒸気ジェットの凝縮温度が抽出セクションにわたって目標に達しないことが生じる。抽出セクションの長手方向の範囲にわたって、これは、抽出セクションが凝縮することによって伝搬される材料蒸気の一部につながる可能性がある。もちろん、このような望ましくない結露は、測定信号の歪みをもたらす。

さらに、典型的には石英または他の圧電結晶の形態の既知の振動板は、材料の連続堆積を受けると、必要な共振範囲で振動する能力を徐々に失う。この点で、このタイプの振動板の寿命は、振動板上に蓄積する材料の量に大きく依存する。

既知の測定アセンブリの寿命を延ばすために、測定すべき材料蒸気と順次に衝突する（ｉｍｐｉｎｇｅａｂｌｅ）複数の振動板を有する測定設備が知られている。このような複数の振動板は、典型的には、タレット測定ヘッドの回転可能に取り付けられた支持体上に配置される。支持体上に配置された個々の振動板は、抽出された蒸気ジェット中に連続的に保持されるか、または支持体を回転させることによって、抽出セクションの真空チャンバから離れた側の端部に配置される。

既知のタレット測定ヘッドは、未使用の振動板が使用される前に意図しない塗装を受けるように、不適切な方法でのみ密閉されることが多い。そのため、測定結果が歪んでいるだけでなく、特に振動板が変更された場合の測定の再現性が、そのために損なわれる可能性がある。

本発明は、そこで、気相堆積法によって基板に塗布できる層の層厚を測定するための改良された測定アセンブリを提供することを目的とする。この点で、測定アセンブリは、可能な限り小さいがまだ安定でしっかりしている、蒸気または気体材料のそれぞれを振動板に流入させることを意図している。測定アセンブリは、特に正確な測定結果を提供すると同時に、層の厚さを測定するために使用される振動板の比較的長い寿命を可能にすることを目的とする。

したがって、特に、振動板の交換時に、より正確で再現性のある測定を可能にして、蒸発プロセスの制御および制御を最終的に簡素化するため、蒸気ジェットにまだ位置していない振動板の意図しないコーティングをできるだけ避けるかまたは抑制することがさらなる目的である。

この目的は、独立請求項１に記載の測定アセンブリと、請求項１３に記載の層厚測定方法とによって達成される。本明細書の有利な設計の実施形態は、いずれの場合も従属する特許請求の範囲の発明主題である。

この点で、気相堆積法によって基板に適用することができる層の層厚を測定するための測定アセンブリが提供される。測定アセンブリは、典型的には振動する水晶板または圧電結晶を有する少なくとも１つの振動板を備えた測定ヘッドを有する。振動板は、電子作動または評価ユニットによって決定されることが可能な共振周波数を有し、前記共振周波数は、測定される材料が振動板上に蓄積するにつれて変化する。振動板に接続または結合された電子コントローラは、材料の蓄積の結果として生じる振動板の共振周波数のシフトを正確に測定するために考案されている。したがって、振動板上の堆積層の厚さは、関連する評価用電子装置によって決定することができる。

さらに、測定アセンブリは、第１の端部を介して、ガス導通または蒸気伝導方式で真空チャンバにそれぞれ連結されるか、または連結することができる抽出セクションを備える。抽出セクションはさらに、第１の端部に対向する第２の端部を有する。第２の端部を通る抽出セクションは、それぞれ、ガス導通または蒸気伝導方式で測定ヘッドに結合することができ、または前記抽出セクションはガス導通または蒸気伝導方式で測定ヘッドに結合される。抽出セクションにより、真空チャンバ内で蒸発した材料の一部が真空チャンバ外の領域に移動することができ、上記領域の真空チャンバ外で層厚の正確な測定が可能となる。

抽出セクションはさらに、少なくとも１つの加熱部または少なくとも１つの冷却部を有する。この点で、領域または部分の抽出セクションは、目標とした方法で加熱または冷却することができる。抽出セクションを介して測定ヘッドに供給されるべき蒸気の量は、ヒーターおよび／または冷却器によって正確に調整または制御することができる。これにより、一方で抽出セクションの領域において凝縮物の形成を大幅に回避することができる。

同時に、振動板に到達する蒸気の量を必要な最大サイズまで減少させることができる。抽出セクションを介して伝播する蒸気の早期凝縮は、加熱部によって妨げることができる。冷却部を介して、原理的に振動板に到達する蒸気の総量を減少させて、振動板の寿命および耐用年数を延ばすことが可能である。

用途および使用目的に応じて、また抽出セクションの特定の幾何学的設計の実施形態に応じて、抽出セクションが１つの加熱部または１つの冷却部のみを有することで十分であり得る。振動板に供給される蒸気の量は、原理的には加熱部によって、また少なくとも部分的には抽出セクションを能動的に加熱することによって増加させることができる。これに代えてまたはこれに加えて、蒸気量または容積流量がそれぞれ過剰である場合、抽出セクションを経由して案内される蒸気の監視された凝縮は、減少した容積流量のみが振動板そのものに到達するように、振動板の直ぐ上流で減少させる。

特に抽出セクションが少なくとも１つの加熱部と少なくとも１つの冷却部の両方を有することが提供してもよい。真空チャンバから抽出された蒸気の伝搬および流れの挙動は、加熱部と冷却部との組み合わせによって抽出セクションの全長にわたって監視することができる。

更なる設計実施例によれば、第１の端部に隣接する抽出セクションは加熱部を有する。その理由によって、真空チャンバから抜き出されて抽出セクションに流入する蒸気の殆どは、抽出セクションを経て振動板に至るまでの結露による損失を完全に無くすことができるように、真空チャンバから出る蒸気は、少なくとも抽出セクションの入口において凝縮を受けないことが達成される。

更なる設計実施例によれば、その第２の端部に隣接する、すなわち測定ヘッドに対向する抽出セクションは、少なくとも１つの冷却部を有する。典型的には下流に配置された冷却部により、抽出セクションを横切ってまたは抽出セクションを通って案内される蒸気の量または対応する体積流量を、測定の直前及び振動板に衝突する直前に、必要な最大サイズにそれぞれ減少することが可能である。冷却部により、振動板に到達する蒸気の体積流量は、真空チャンバから抽出され、抽出セクションの第１の端部に導入される容積流量の一部分に減少することができる。前記蒸気量または前記容積流量の前記減少は、振動板の寿命および耐用年数の延長に寄与する。

抽出セクションは、利点として、加熱部および冷却部の両方を備えている。ここで、加熱部と冷却部とは、抽出セクションの長手方向に互いに離間している。抽出セクションの長手方向から見ると、加熱部および冷却部は、直接的に隣接していてもよいし、互いに移行していてもよい。測定ヘッドに面する加熱部の端部は、有利には、真空チャンバに面する冷却部の端部に直接隣接している。

この点で、抽出セクションを通って伝播する蒸気は、加熱部の領域または冷却部の領域のいずれかに位置する。このようにして、真空チャンバと測定ヘッドとの間の全領域において、抽出セクションを介してその凝縮挙動に関して導かれる蒸気を監視することができる。

更なる設計の実施形態によれば、抽出セクションは、真空チャンバと測定ヘッドとの間に延在する少なくとも１つのガス伝導又は蒸気伝導チューブを有する。加熱部の領域の管は、ヒーターによって取り囲まれている。ヒーターは、特に、抽出セクションの蒸気伝導性チューブの外側に延在するが、利点として、蒸気伝導性チューブに熱的に結合される１つまたは複数の加熱コイルを有する電気ヒーターであってもよい。このようにして、蒸気導管をそれぞれの蒸気の凝縮温度より高い温度レベルに維持することができる。

チューブを通ってチューブの内壁上を流れる蒸気の意図しない凝縮は、この程度まで、それぞれ最小限に低減するか、または完全に抑制することができる。このようにして、抽出セクションおよび蒸気導管のための任意の潜在的な洗浄労力を低減することができる。抽出セクションおよび関連する測定アセンブリのメンテナンス間隔を有利に延長することができる。そのため、それを備えた真空コーティングプラントの効率をさらに高めることができる。

さらなる設計実施例によれば、冷却部の領域における抽出セクションは、能動的に冷却することができる少なくとも１つの側壁部を有する冷却トラップを有する。冷却トラップまたは冷却トラップによって形成される冷却部は、典型的には、冷却トラップまたは冷却部がそれぞれ加熱部の温度よりも著しく低い温度レベルに冷却されるように、それぞれ冷却媒体によって灌流されるかまたは取り囲まれてもよい。抽出セクションの第１の端部と比較して所定の量だけ減少した蒸気の体積流量が、冷却部の下流の抽出セクションの第２の端部に流出するように、抽出セクションを通って導かれる蒸気の予め形成された部分量は、冷却部の部分、及び、抽出セクションの部分に凝縮する。

加熱部を通って冷却部に流入する蒸気流は急激に冷却され、冷却部または冷却トラップの内壁の凝縮が監視されるように、冷却部と加熱部とが直接隣接する。

別の設計実施形態によれば、ガスまたは蒸気によって灌流可能な冷却部の内部断面は、ガスまたは蒸気によって灌流可能である加熱部の内部断面よりも大きいように提供される。加熱部、特に下流のガス導通管または蒸気導管は、すなわち測定ヘッドに面し、真空チャンバから遠ざかるように、半径方向に拡張された、例えば、抽出セクションの冷却部を形成する管に開口することができる。

冷却部の内部断面積が加熱部の内部断面積よりも大きいため、冷却部の壁面冷却部の内面を加熱部に比べて効果的に拡大することができる。冷却部の流れ方向の長さに関して、それぞれ、この種の側壁部の拡大及び冷却部の内壁面全体の拡大により、冷却部の流動方向の長さに対する冷却部の凝縮能力を拡大することができる。

この点で、その内壁上の冷却部は、冷却部の冷却特性が潜在的に元の蒸気材料の比較的厚い層の蓄積によって損なわれる前に、比較的大量の凝縮蒸気を受け取ることができる。

抽出セクションの冷却部は、測定ヘッド内またはその上に配置された振動板それ自体の冷却から確実に分離されるべきである。振動板は、典型的には、蒸気状または気体状の材料が凝縮するように別個の方法で冷却される。抽出セクションを通って流れる蒸気の体積流量の規定された部分量は、冷却部の領域において、したがって振動板の上流で凝縮するように、抽出セクションの冷却部は、測定ヘッド及びその上に配置された振動板の流れの上流側にある。このようにして、振動板に蓄積する材料の総量を所定の大きさだけ減らすことができる。

更なる設計実施例によれば、抽出セクションの冷却部及び加熱部は抽出セクションの長手方向に互いに分離される。蒸気の逐次的熱処理、具体的には第１に蒸気の加熱または加温、続いて蒸気のそれぞれの冷却または凝縮の監視は、冷却部と加熱部の重なり合わない配置によって達成することができる。

冷却部と加熱部との熱エネルギーの交換が効果的に抑制されるように、さらに、冷却部と加熱部、ひいては冷却トラップとヒータとが熱的に相互に絶縁されていることが考えられる。冷却トラップを加熱から熱的に切り離すことは、冷却トラップおよび加熱のそれぞれの効率を改善するのに役立つ。

さらなる設計実施形態によれば、加熱部の少なくとも１つの加熱出力を調整することができる。それに加えて、又は、これに代えて、冷却部の冷却出力を調整することができるように設計することもできる。抽出セクションの領域における蒸気の凝縮および流れの挙動は、加熱出力および／または冷却出力を調整することによって、従って、それぞれ最大および／または最小の加熱または冷却温度に調整することによって、目標通りに監視および規制することができる。

従って、真空チャンバから抽出された蒸気のほぼ全量は、ほとんど損失のない様式で加熱部を通って流れ、この点で損失のない状態で前者（ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ）に隣接する冷却部に達するようにすることができる。そこで、設定された冷却出力または冷却温度に依存して、冷却部の領域に到達する蒸気の体積流量を、振動板の寿命及び寿命を延ばす所定の寸法に縮小することができる。

さらに、加熱部または冷却部の少なくとも１つを調整することによって、測定アセンブリの耐用期間にわたって一定である冷却または加熱出力をもたらすことができる。抽出セクションを通って流れる材料蒸気の一部量が、測定アセンブリの動作中に冷却トラップの内壁に沈む場合、これは、冷却特性、特に能動的に冷却することができる冷却トラップの少なくとも１つの側壁部の熱伝導率を損なう可能性がある。このタイプの効果は、冷却トラップの調整能力によって打ち消される可能性がある。

さらなる設計実施形態によれば、加熱部は、抽出セクションの全長の少なくとも５０％〜９０％を占めることが提供される。したがって、冷却部は、抽出セクションの全長の１０％〜５０％を占めることができる。この点で、蒸気の流れ方向に対する加熱部を冷却部よりも著しく長く設計することができる。加熱部は、特に、抽出セクションを通って損失のない様式で蒸気を導くために役立ち、冷却部は、測定ヘッドに面する加熱部分の端部でのみガスの全体積流量の規定された減少を提供する。

抽出セクションを加熱部および冷却部に細分することは、加熱部および／または冷却部の幾何学的設計の実施形態に対応するように、特に加熱部の内部横断面に依存するように、変化させてもよい。抽出セクションを加熱部および冷却部に細分することは、さらに、それぞれの進行中のプロセスおよび気相にある材料に依存することができる。

さらなる設計実施例によれば、測定ヘッドは、回転可能な支持体上に配置され、測定ヘッドのハウジング開口部の領域内に選択的に移動可能な少なくとも２つ以上の振動板を有する。測定ヘッドは、消費されたまたは使用された振動板がガス流から除去され、測定ヘッドを所定の角度範囲で回転させることによってガス流中に配置され得るように、特にターレットヘッドとして設計される。

支持体を回転させることにより、振動板は測定ヘッドのハウジング開口部の領域内に連続的に持ち込むことができる。本明細書の影響を受けるハウジング開口部は、抽出セクションの第２の端部の延長部に配置される。振動板が測定ヘッドのハウジング開口部の領域に配置されるとすぐに、前者は抽出セクションを介して搬送された材料蒸気と衝突する。

振動板が例えば材料の過度の蓄積によって振動特性を失うとすぐに、支持体を回転させることにより、振動板をハウジング開口部の領域から移動させることができ、新しい未使用の振動板を測定ヘッドのハウジング開口部の前記領域内に持ち込むことができる。このタイプのタレット測定ヘッドによって、振動板は、例えばコーティング工程の進行中の動作において、規定された再現可能な方法で変化させることができる。

更なる設計実施例によれば、シールヘッドが測定ヘッドのハウジングのハウジング開口部内に挿入され、ハウジングの内部のシール挿入部材が支持部材上に密封状態で耐えることができる。測定ヘッドのハウジングの内部への蒸気の流入は、前記シーリングインサートによって大幅に防止することができる。このようにして、測定ヘッドのハウジング開口部の領域の外側に未だ使用されていない未使用の振動板を、材料蒸気の早すぎる蓄積から効果的に保護することができる。

特に、測定ヘッドのハウジングとハウジングの内部に配置された振動板との間の空間は、密閉インサートによって充分に充填される。ハウジング上に配置されたシーリングインサートは、測定ヘッドのハウジング内に可能な限り少ない摩擦を有する支持体が回転可能に取り付けられるように、比較的小さな動的または静止摩擦をさらに有することができる。

シーリングインサートは、作動位置にある振動板またはハウジング開口部の領域にそれぞれ配置された振動板のみが材料蒸気と衝突するまで、測定ヘッドのハウジング内に突出し、一方、流れ技術の観点から密閉インサートを介して他のすべての振動板は、供給される蒸気流から大部分が切り離され、分離される。

更なる設計実施例によれば、本発明は、蒸着によって基板に適用することができる層の層厚を測定する方法に関する。この方法は、前述の測定アセンブリの意図された用途による適用の結果である。この点で、上述の測定アセンブリを使用して層厚測定方法の実施が行われる。

ここで、第１のステップでは、真空チャンバから蒸気状または気体状の媒体を抽出し、それによって抽出される蒸気または気体状媒体を抽出セクションに導く。抽出セクションは、少なくとも部分的に積極的に加熱されるかまたは積極的に冷却される。特に、抽出セクションの第１部分の加熱、及び、抽出セクションの長手方向に隣接する部分の積極的な冷却が提供される。

さらなるステップでは、最終的に、真空チャンバから離れて向いている抽出セクションの第２の端部で、蒸着速度が測定される。振動板の振動挙動の修正が特に測定され、これは、それぞれ、振動板上に堆積する層の堆積速度または厚さの尺度である。振動板上に堆積する層の厚さは、真空チャンバ内に配置された基板上の層の厚さの直接的な尺度であり、一方、基板はコーティング手順に付されている。

抽出セクションを通って案内されるべき材料蒸気の早期凝縮は、抽出領域を少なくとも領域内で積極的に加熱することによって打ち消される。特に抽出セクションの加熱可能な部分の下流であるが、その上に配置された振動板を有する測定ヘッドの上流での抽出セクションの一部の冷却によって、振動板上の蒸着速度の有利な低減を可能にする。

振動板上に蓄積する層の標準化またはスケーリングは、冷却トラップの冷却または冷却トラップの特定の構成にそれぞれ対応する態様で行うことができる。振動板上に実際に累積する層の厚さは、真空チャンバ内の基板上に蓄積する層の一部であってもよい。振動板上で測定可能な層の厚さと、真空チャンバ内に位置する基板上の実際の層の厚さとを関連付けるスケーリングまたは較正係数は、冷却トラップまたは抽出セクションの冷却セクションの構成および動作モードにそれぞれ対応して変化する。

基板上に実際に存在する層の厚さに関する結論は、振動板上に堆積し、振動板によって測定可能な層の厚さから予め実行された較正またはスケーリングに対応する方法で描くことができる。

層の厚さを測定する方法は、前述の測定アセンブリの規則的な動作に実質的に関係するので、測定アセンブリの文脈で説明したすべての特徴、効果、および利点は、層の厚さを測定する方法に同じように適用され、その逆も同様である。

測定アセンブリの第１の断面における概略図を示す。 測定アセンブリの第２の断面におけるさらなる概略図を示す。 抽出セクションの第２の端部の拡大図を示す。 抽出セクションと測定ヘッドとの間の移行領域のさらなる拡大図を示す。

本発明の更なる目的、特徴及び有利な設計の実施形態は、図面を参照して例示的な実施形態の以下の説明において説明される。

蒸着によって基板に適用することができる層の層厚を測定するための測定アセンブリ１０が図１及び図２に示されている。測定アセンブリ１０は、典型的には適用される基板２４が配置される真空チャンバ２０に連結される。真空チャンバ２０内で、基板は表面処理プロセス、例えばコーティング処理を受ける。コーティング方法は、最も多様なコーティング方法、典型的には物理的または化学的気相堆積方法を含むことができる。真空チャンバ２０は、例えば、ディスプレイまたは太陽電池の用途に基板をコーティングするために考えられている。

真空チャンバ２０は、特に、コーティングプロセスのために提供されるプラズマを生成するように構成することができる。この点で、真空チャンバ２０はプラズマ促進コーティング法にも適している。真空チャンバ２０は、例えば、セレンで基板２４を被覆するように構成されている。測定アセンブリは、とりわけ、基板２４上のセレン層または既に基板２４に適用されている他の層上の層の厚さを測定するのに役立つ。

測定アセンブリ１０は、真空チャンバ２０にガス導通または蒸気伝導方式でそれぞれ結合または結合することができる抽出セクション１２を有する。抽出セクション１２は、第１の端部１２ａを介して、真空チャンバ２０にガス伝導性または蒸気伝導性の方法で結合される。さらに、抽出セクション１２は、真空チャンバ２０から離れて面するその端部１２ｂを介して、すなわち第２の端部１２ｂを介して、ガス伝導または蒸気伝導の様式で測定ヘッド３０に結合できる。この例示的な実施形態では、測定ヘッド３０に永久的に結合される。これについては図３及び４を参照して後述するように、測定ヘッドは少なくとも１つの振動板５０，５２を有し、この振動板の共振または振動挙動は電気的に測定可能であり、前記共振または振動挙動は材料の蓄積の結果として測定可能な方法で修正される。

振動板５０，５２は、典型的には、振動板５０，５２に供給された蒸気流が振動板上で凝縮するように冷却され、その結果、蒸気または気体の材料が振動板上に蓄積し、測定可能な方法で振動板の振動挙動を修正する。

真空チャンバ２０内で生成される材料蒸気の一部は、抽出セクション１２によってチャンバ２０から分流されることができる。チャンバ内のそれぞれの蒸気材料の一定の沈降または一定の凝縮は、前記チャンバ内の優勢な熱条件により実現可能ではない。抽出セクション１２による蒸気状または気体状の材料は、真空チャンバ２０から離れた領域に搬送することができ、真空チャンバ２０内で行われるコーティング手順自体に悪影響を及ぼすことなく、層の厚さおよびそれぞれの圧力条件を測定するのに適した熱条件を作り出すことができる。

抽出セクション１２は、その第１の端部１２ａにまたはそれに隣接して、図２に示すヒーター２６によって提供される加熱部１６を有する。特に、抽出セクション１２は、真空チャンバ２０から測定ヘッド３０まで延びる蒸気導管１４を有する。加熱部１６の領域にある管１４は、ヒーター２６によって取り囲まれている。ヒーター２６は、予め定められた間隔で管１４のまわりに螺旋状に巻き付く個々の熱螺旋（ｈｅａｔ ｈｅｌｉｘ）を有することができる。

ヒーター２６またはその熱螺旋は、それぞれ、現在、管１４を囲むスリーブ２５の内側に配置されている。ヒーター２６による管１４は、管内を案内される蒸気材料の早すぎる凝縮が防止されるように所定の温度レベルに維持することができる。

さらに、抽出セクション１２は、抽出セクション１２の第２の端部１２ｂに配置された冷却部１８を有する。冷却部１８は、加熱部１６に直接隣接することができる。しかし、冷却部１８は、後者から熱的に切り離されるように、または加熱部１８から熱的に分離されるように設計されてもよい。冷却部１６は、特に冷却トラップ２８として設計され、専用冷却器２９を備えている。特に、冷却器２９は、冷却部１８の少なくとも１つの側壁部２７に空洞構造を有することができる。前記空洞構造は、冷却媒体によって衝突させることができ、したがって、例えば、所定の温度レベルにある冷却媒体によって灌流することができる。

冷却部１８の真空チャンバ２０と反対側の端部には、抽出セクション１２と測定ヘッド３０との間の流体技術的結合のためのコネクタポート２２が設けられている。さらに、冷却手段または冷却手段のための流入部１８ａおよび流出部１８ｂが、図１および図２に示されている。室温またはそれ以下の水は、例えば適切な冷却手段または冷却手段と考えることができる。冷却部１８、加熱部１６、流入部１８ａおよび流出部１８ｂは、互いに長手方向に離間したフランジ板２１，２３によって機械的に接続されている。

図１および図２から明確に分かるように、抽出セクション１２の下流端に設けられた冷却トラップ２８は、ＱＫの上流である加熱部１６の内部断面ＱＨよりも大きな内部断面ＱＫを有する。抽出セクション１２の長さに関して、冷却部１８は、加熱部１６よりも大きな内壁面を提供することができ、したがって単位長さ当たり比較的高い冷却出力を提供する。冷却部１８の単位長さ当たりの内面が拡大されているため、冷却部１８の凝縮により邪魔にならない冷却が、前記部分の内壁に凝結が生じる場合でも実施することができる。

加熱部１６と下流側の冷却部との組み合わせは、加熱部により抽出セクション１２に沿った凝縮物の形成が大きく抑制される点で有利であり、真空チャンバ２０から引き出された殆ど全ての蒸気は、加熱部１６の真空チャンバ２０から離れて向いている端部に搬送することができる。監視されているかまたは調整可能である、供給された材料蒸気の凝縮は、振動板５０，５２上の凝縮液の総量を最小限に抑えるために、蒸気が冷却部１８に到着するときにそこで発生することができる。

安定した途切れのない蒸気流は、加熱部１６によって振動板５０，５２の領域に導かれることができる。振動板５０，５２上の蒸気媒体の総量または凝縮速度は、冷却部１８および冷却器２９を備えた冷却トラップ２８によって最小限に抑えることができる。このようにして、振動板５０，５２の寿命および耐用年数を有利に延長することができる。

加熱部１６の長さは、典型的には、長手方向が前者に隣接する冷却部１８の長さよりも大きい。加熱部１６は、典型的には、冷却部１８の長さの少なくとも２倍、３倍、または４倍である。特定の幾何学的設計の実施形態および加熱部１６および冷却部１８の寸法は、真空チャンバ２０内のそれぞれのプロセスならびに測定される材料に適合させることができる。特に、基板２４上のセレン層の層厚は、本明細書で説明する測定アセンブリ１０によって測定することができる。

図３による設計実施例では、蒸気導管１４は、真空チャンバ２０から測定ヘッド３０まで直接延び、加熱部１６の領域および冷却部１８の領域において管状の形状を有する単一の管として示されている。しかしながら、冷却部１８の領域の管１４は、加熱部１６の領域の管１４がそれぞれ暖められ又は加熱されている間に冷却される。

これとは対照的に、図１および図２による代替の設計実施形態は、２部分の蒸気導出する抽出セクション１２の設計実施形態を提供する。そこで、加熱部１６の下流端の蒸気導管１４が半径方向に延びる冷却部１８に移行する。

管１４または前者によって形成された抽出セクション１２は、測定ヘッドの側の端部において、それぞれ、図２の拡大図から導き出せるように、大きく開くように設計されている。抽出セクション１２の出口または抽出セクション１２の第２の端部１２ｂは、それぞれ、測定ヘッドのハウジング３４のハウジング開口部３６とほぼ整列するように配置される。ハウジング３４の内部の測定ヘッド３０は、回転可能に取り付けられた支持体３２を有し、この支持体３２は、回転軸３３に対して様々な離散位置の間でそれぞれ回転可能または調整可能である。

図３及び図４に示すように、支持体３２は、支持体３２上に配置された振動板５０がハウジング開口部３６とほぼ整列するようにハウジング３４内に配置される。これにより、各振動板５０は、抽出セクション１２を介して供給される材料蒸気に曝される。例えば、水晶板として構成された振動板５０は、振動させるために励振することができ、その振動の周波数は、先に蒸気状の凝縮材料が蓄積されるときに測定可能に変更される。

図３による図解では、ハウジング開口部３６の外側にあるハウジング３４の内部の領域内に位置する、少なくとも１つの更なる振動板５２は、支持体３２上に配置される。

ハウジング開口部３６にはさらにインサート４０が設けられており、このインサートはシーリングインサートとして機能する。後者は、外向きに突出したフランジ部分４２を有しており、この部分は、図４に示された嵌合位置でハウジング開口部３６の周囲の外側から支持されている。

シーリングインサート４０にはさらに、ハウジング開口部３６内に突出するポート４４が設けられている。ポート４４は、その自由端を介してハウジング３４内に突出しており、例えばシールディスクとして構成されたシール４６に乗り上げ、ハウジング３４の内側に配置されている。ハウジング開口部３６の外側かつハウジング３４の内部に配置された振動板５２は、ハウジング３４内に侵入する材料蒸気から十分に保護されるように、シーリングインサート４０およびシール４６は、気密性または液密性の方法で互いに耐える（支える）ことができる。

シール４６とシーリングインサート４０との間のシーリング装置が比較的簡単な方法で、かつ低摩擦で達成することができるように、シール４６または環状シールは、通常、正の摩擦特性を有する材料が設けられる。測定ヘッド３０のハウジング３４とこれに回転可能に取り付けられた支持体３２との間の隙間にシール４６を設けることによって、ハウジング３４の内部における材料蒸気の拡散をさらに大きく抑制することができる。したがって、作動位置にない振動板５２は、材料蒸気の早すぎる凝縮に対して大きく保護することができる。

ハウジング３４、支持体３２、及び測定ヘッド３０は、典型的には、耐熱性及び耐酸性材料、例えば対応する等級の鋼から作られる。シール４６は、例えば、熱分解窒化ホウ素（ＰＢＭ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から製造することができる。

このタイプの抵抗を有し、有利な点としてハウジング３４、支持体３２、シーリングインサート４０およびハウジング側のシール４６の摩擦が低い材料の使用によって、支持体３２をハウジング３４に対して回転させることによる振動板の自由に動く交換が可能になる。さらに、測定アセンブリ１０の前記材料によって、高い寿命および耐用年数を与える。

図４の作動位置にある振動板４０がその振動特性を失うように凝縮材料が充填されている場合には、支持体３２をハウジング３４に対して単に回転させることによって別の新しい振動板５２をハウジング開口部３６上の作動位置に移動させることができる。

１０ 測定アセンブリ
１２ 抽出セクション
１２ａ 端部
１２ｂ 端部
１４ 管
１６ 加熱部
１８ 冷却部
１８ａ 流入部
１８ｂ 流出部
２０ 真空チャンバ
２１ フランジ板
２２ コネクタポート
２３ フランジ板
２４ 基板
２６ ヒーター
２７ 側壁部
２８ 冷却トラップ
２９ 冷却器
３０ 測定ヘッド
３２ 支持体
３３ 回転軸
３４ ハウジング
３６ ハウジング開口部
４０ インサート
４２ フランジ部分
４４ ポート
４６ シール
５０ 振動板
５２ 振動板

Claims (11)

1. 気相堆積法によって基板に塗布することができる層の層厚を測定するための測定アセンブリであって、
   少なくとも１つの振動板（５０，５２）を備えた測定ヘッド（３０）と、
   第１の端部（１２ａ）を介してガス導通または蒸気伝導方式で真空蒸着法のための真空チャンバ（２０）に結合することができ、反対側の第２の端部（１２ｂ）を介して、ガス導通または蒸気伝導方式で測定ヘッド（３０）に結合することができる、抽出セクション（１２）と、
   を備え、
   前記抽出セクション（１２）は、少なくとも１つの加熱部（１６）または少なくとも１つの冷却部（１８）を有すると共に、
   前記第２の端部（１２ｂ）に隣接する抽出セクション（１２）は、前記冷却部（１８）を有し、
   前記冷却部（１８）の領域における前記抽出セクション（１２）は、積極的に冷却できる少なくとも１つの側壁部（２７）を有する冷却トラップ（２８）を有する、測定アセンブリ。
2. 前記第１の端部（１２ａ）に隣接する抽出セクション（１２）は、加熱部（１６）を有する、請求項１に記載の測定アセンブリ。
3. 前記抽出セクション（１２）は、前記真空チャンバ（２０）と前記測定ヘッド（３０）との間に延在し、ヒーター（２６）に囲まれた前記加熱部（１６）の領域における、少なくとも１つのガス伝導性または蒸気伝導性の管（１４）を有する、請求項１又は２に記載の測定アセンブリ。
4. ガスまたは蒸気によって灌流可能な前記冷却部（１８）の内部断面（ＱＫ）は、ガスまたは蒸気によって灌流可能な前記加熱部（１６）の内部断面（ＱＨ）より大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定アセンブリ。
5. 前記冷却部（１８）と前記加熱部（１６）とは、前記抽出セクション（１２）の長手方向に重なり合わない配置で互いに分離されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の測定アセンブリ。
6. 前記加熱部の少なくとも１つの加熱出力または前記冷却部（１８）の少なくとも１つの冷却出力を調整することができる、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定アセンブリ。
7. 前記加熱部（１６）は、前記抽出セクション（１２）の全長の少なくとも５０％〜９０％を占める、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定アセンブリ。
8. 前記冷却部は、前記抽出セクション（１２）の全長の多くとも１０％〜５０％を占める、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定アセンブリ。
9. 前記測定ヘッド（３０）は、回転可能な支持体（３２）上に配置され、前記測定ヘッド（３０）のハウジング開口部（３６）の領域内に選択的に移動可能な少なくとも２つの振動板（５０，５２）を有し、前記ハウジング開口部（３６）は、前記抽出セクション（１２）の前記第２の端部（１２ｂ）の延長部に配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の測定アセンブリ。
10. シーリングインサート（４０）は、前記測定ヘッド（３０）のハウジング（３４）の前記ハウジング開口部（３６）に挿入され、前記ハウジング（３４）の内部の前記シーリングインサートは、前記支持体（３２）上に密封状態で支えることができる、請求項９に記載の測定アセンブリ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記測定アセンブリを用いて、気相堆積法によって基板に塗布することができる層の層厚を測定するための方法であって、
    前記真空チャンバ（２０）から材料蒸気を抽出し、抽出された前記材料蒸気を前記抽出セクション（１２）に導くステップと、
    前記抽出セクション（１２）の少なくとも１つの前記加熱部または前記冷却部（１６、１８）を積極的に加熱または冷却するステップと、
    前記少なくとも１つの振動板（５０，５２）によって前記真空チャンバ（２０）から離れて対向する前記抽出セクション（１２）の前記端部（１２ｂ）の蒸着速度を測定するステップと、
    を含む、層厚を測定するための方法。

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