JPH02185970A

JPH02185970A - 蒸着装置用の膜厚計

Info

Publication number: JPH02185970A
Application number: JP553089A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nehashi; 清根橋; Shuichi Okabe; 修一岡部
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-01-12
Filing date: 1989-01-12
Publication date: 1990-07-20
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JP2906420B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、蒸発源から蒸発した蒸着物質をイオン化し
て被蒸着物に蒸着させるイオンブレーティング装置等の
蒸着装置に備えられて、被蒸着物に蒸着した蒸着物質の
膜厚を検出する蒸着装置用の膜厚計に関する。

［従来の技術］この種の膜厚計が備えられる蒸着装置の１つとしては、
イオンブレーティング装置がある。

そこで、まず−船釣なイオンブレーティング装置につい
て説明する（第２図参照）。

図において１は真空槽であり、その内部は、排気管２か
ら真空排気されることにより真空状態に保持され、また
ノズル３から反応ガスＧが供給される。この反応ガスＧ
は、例えば窒素や炭素などであり、放電を生じさせるた
めにアルゴンなどの不活性ガスが混合されることもある
。

真空槽１内の底部には、蒸発源４が備えられている。こ
の蒸発源４は、蒸発材料５を所定の蒸気圧とするように
、温度でいえば融点よりも少し高い温度にまで加熱して
蒸発させるものである。本例の蒸発ｉ４は、電子ビーム
Ｂを利用したいわゆる電子ビーム蒸発源であり、水冷さ
れたルツボ６内の蒸発材料５に、電子銃７からの電子ビ
ームＢを直接当てて加熱することによって、その蒸発材
料５を蒸発させる。８は電子銃７の電源である。

蒸発源４の上方位置には、放電用プローブ９が備えられ
ている。この放電用プローブ９は、プローブ用？１ｊｌ
Ｏによって、ルツボ６に対して正の電圧が印加される。

この放電用プローブ９は、モリブデン、タンタル、タン
グステンなどで形成されていて、蒸発源４から熱電子を
放出させ、その熱電子を、反応ガスＧやルツボ６から蒸
発した蒸発物質に衝突させる。これにより、反応ガスＧ
や蒸発物質をイオン化あるいは励起させて、蒸発物質流
Ｒをつくる。

また、真空槽１内の上方には、被蒸着物としての基板１
１が配置されている。この基板１１には、基板７１′ｒ
Ａ１２によって、ルツボ６に対して負の電圧が印加され
る。１３は電流検出器である。

このように構成されたイオンブレーティング装置におい
ては、電子ビームＢによって加熱された蒸発材料が蒸発
物質となって真空槽１内に蒸発する。この時、蒸発源４
から放電用プローブ９に向けて放出される熱電子が蒸発
物質に衝突し、その蒸発物質から電子を弾き出して正イ
オン化する。

熱電子は、同様にして反応ガスＧも正イオン化する。蒸
発物質と反応ガスＧは正イオン化されて蒸発物質流Ｒと
なり、電位の低い基板１１に引かれて衝突し、化合して
蒸着膜を形成する。

このように、イオンブレーティング装置は、蒸発物質や
反応ガスＧをイオン化させるため、基板１１に確実に付
着して経時変化の少ない強固な蒸着膜を形成することが
できる。

従来、このよう、なイオンブレーティング装置には、蒸
着膜の膜厚の検出手段として、次のよ、うな膜厚計が備
えられていた。

すなわち、従来の膜厚計は、水晶式膜厚センサーによっ
て構成されており、第２図のように、真空槽１内におけ
る基板１１の近傍位置に水晶子２１を備えている。この
水晶子２１は、蒸着膜の蒸着ｍ（質量）に応じて共振周
波数が変化するものであり、発信器２２によって振動さ
せられる。２３はフントロールユニットであり、発信器
２２によって水晶子２１を共振させたときの共振周波数
を検知し、その共振周波数から蒸着膜の膜厚、および成
膜速度を検出して、それらを表示するようになっている
。

［発明が解決しようとする課題］上述したように、従来の膜厚計は、水晶式膜厚センサー
を用いた構成となっていた。

ところが、このような膜厚計には次のような問題があっ
た。

■水晶子２１は、数〜数１０μｍの蒸着膜が堆積する毎
に交換しなければならない使い捨ての消耗品である。そ
のため、真空状態を維持したまま長時間連続の蒸着を実
施する場合には、このような膜厚計を使用するこができ
ない。したがって、このような膜厚計を用いた場合には
、長時間連続の自動運転が不可能である。

■水晶子２１は耐熱性がほとんどないため、高温下にお
ける測定誤差が大きい。

■イオンブレーティング装置では、その稼動中に、例え
ば基板電源１２の電圧を変化させて操業条件を途中で変
えることがあり、このような場合には、膜厚の検出値が
不正確なものとなる。

■水晶子２１の頻繁な交換作業が面倒である。

■蒸着膜の膜応力が強い場合に、その膜応力によって水
晶子２１が割れてしまうことがある。

■水晶子２１は高価であり、しかも使い捨てであるため
、ランニングコストが高くなってしまう。

この発明は、このような問題を解決課題とする。

［課題を解決するための手段］（１）第１請求項に記載の蒸着装置用の膜厚計は、蒸発
源から蒸発した蒸着物質をイオン化して、被蒸着物に蒸
着させる蒸着装置に備えられて、被蒸着物に蒸着した蒸
着物質の膜厚を検出する蒸着装置用の膜厚計において、前記被蒸着物の近傍に配置されて、その被蒸着物と同一
の条件下において蒸着物質が蒸着するダミーの被蒸着物
と、このダミーの被蒸着物と前記蒸発源との間に電気的に接
続されて、そのダミーの被蒸着物に対する蒸着物質の蒸
着量に対応する通電電流を検出する電流検出器と、この電流検出器の検出値を積算して、前記ダミーの被蒸
着物に蒸着した蒸着物質の膜厚を求める膜厚演算手段と
を備えてなることを特徴とする。

（２）第２請求項に記載の蒸着装置用の膜厚計は、第１
請求項に記載の蒸着装置用の膜厚計において、電流検出
器の検出値の変化からダミーの被蒸着物に対する蒸着物
質の蒸着速度を求める蒸着速度演算手段を備えてなるこ
とを特徴とする。

［作用］この発明の蒸着装置用の膜厚計は、被蒸着物と同一条件
下において蒸着膜が形成されるダミーの被蒸着物を用い
、このダミーの被蒸着物に流れる電流から、間接的に、
被蒸着物の蒸着膜の膜厚や成膜速度を求める。

［実施例］以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。

本実施例の膜厚計は、上述した従来例と同様のイオンブ
レーティング装置への適用例である。

図において３１はダミーの基板（ダミーの被蒸着物）で
あり、真空槽１内における基板１１の近傍位置に備えら
れて、その基板１１と同様に蒸着物質流Ｒの中に位置す
る。このダミーの基板３１にはダミー基板？１ｔ３２が
接続されており、このダミー基板電源３２によってルツ
ボ４に対して負の電圧が印加される。ダミー基板電源３
２による印加電圧は、基板電源１２の電源電圧に合わせ
て可変できるようになっている。また、その電圧印加の
回路中には、ルツボ４とダミーの基板３１との間に流れ
る電流（ダミー基板電流）を検出する電流検出器３３が
接続されている。この電流検出器３３の検出電流は、ダ
ミーの基板３１に入る蒸着物質流Ｒの量、つまりダミー
の基板３１に対する蒸着物質の蒸着量に対応する。

電流検出器３３が検出した電流値は、膜厚演算手段３４
と蒸着速度演算手段３５に入力される。

膜厚演算手段３４は、ダミーの基板３１の蒸着量に対応
する電流検出器３３の検出電流を積算して、その積算電
流値からダミーの基板３１に蒸着した蒸着物質の膜厚を
求めるものである。そのため、この膜厚演算手段３４に
は、予め求めておいた積算電流値と膜厚の関係が設定さ
れており、その関係から膜厚を計算する。算出した膜厚
は、膜厚表示器３６に表示される。

一方、蒸着速度演算手段３５は、電流検出器３３の検出
電流値から、ダミーの基板３１に蒸着する蒸着物質の成
膜速度を求めるものである。そのため、この蒸着速度演
算手段３５には、予め求めておいた検出電流値と成膜速
度の関係が設定されており、その関係から成膜速度を計
算する。算出した成膜速度は成膜速度表示器３７に表示
される。

次に、作用について説明する。

本実施例のイオンブレーティング装置は、前述した第２
図の従来例のものと同様に、正イオン化された蒸発物質
と反応ガスＧの蒸発物質流Ｒが、電位の低い基板１１に
引かれて衝突し、化合して蒸着膜を形成する。

その際、ダミーの基板３１には、タミー基板電源３２に
よって、基板１１と同様の負の電圧が印加される。つま
り、基板電源１２の電圧に対応して、ダミー基板電源３
２の電圧を変化させる。このため、ダミーの基板３１は
、基板１１と同一条件下において蒸着膜が形成される。

したがって、電流検出器３３の検出電流は、基板１１に
おける蒸着物質の蒸着量に対応する。

結局、膜厚演算手段３４は、電流検出器３３の検出電流
を積算することによって間接的に基板１１の膜厚を求め
ることになる。また、蒸着速度演算手段３５は、電流検
出器３３の検出電流値から、間接的に基板１１の成膜速
度を求めることになる。

ところで、基板１１の電圧印加回路中の電流検出器１３
の検出電流は、基板１１における蒸着物質の蒸着量に対
応する。しかし、その検出電流は、下記の理由により、
基板１１の膜厚および成膜速度の検出データとしては利
用できない。

すなわち、基板１１の面積に応じて、電流検出器１３の
検出電流値が異なってしまうため、基板１１毎に、その
面積を正確に求める必要がある。

しかし、基板１１の形状は、単純な平板のみならず、複
雑な曲面形状をしている場合もあり、この場合には、実
質上、正確な面積を求めることは不可能に近（、実用的
ではない。更に、蒸着物質流Ｒが当たる部分の基板１１
の面積を正確に算出しなければならないため、この点か
らも電流検出器１３の検出ｉＭｔは基板１１の膜厚およ
び成膜速度の検出データとして利用できない。そのため
、電流検出器１３は単なるモニターとして利用されてい
る。

このような点において、ダミーの基板３１の面積は既知
であり、しかも基板１１と同一条件下において蒸着され
るため、ダミーの基板３１の電圧印加回路中に備わる電
流検出器３３の検出電流は、基板１１の膜厚および成膜
速度を求めるための正確な検出データとして利用できる
。

［効果］以上説明したように、この発明の蒸着装置用の膜厚計は
、被蒸着物と同一条件下において蒸着膜が形成されるダ
ミーの被蒸着物を用い、このダミーの被蒸着物に流れる
電流から、間接的に、被蒸着物の蒸着膜の膜厚と成膜速
度を求める構成であるから、次のような効果を奏するこ
とができる。

■ダミーの被蒸着物は、従来における水晶子と異なり、
交換が不要であって連続的に使用できる。

したがって、真空状態を保持したまま蒸着装置の長期間
連続の自動運転が可能となる。

■被蒸着物と同様の材料によってタミーの被蒸着物を構
成できるため、耐熱性に問題がなく、高温下における測
定誤差がない。

■イオンブレーティング装置などのように、蒸着装置の
稼動中に、例えば被蒸着物の印加電圧を変化させて操業
条件を途中で変えた場合であっても、その印加電圧に応
じてダミーの被蒸着物の印加電圧を変更することにより
、被蒸着物とダミーの被蒸着物の蒸着条件を同一として
、正確な測定をすることかできる。

■タミーの被蒸着物を従来における水晶子のように頻繁
に交換する面倒かない。

■ダミーの被蒸着物は、従来における水晶子の場合と異
なり、蒸着膜の強い膜応力などによって破損することが
ない。

■従来における水晶子に比してきわめて廉価なダミーの
被蒸着物を使用することかできて、ランニングコストを
低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を説明するための蒸着装
置全体の概略構成図である。第２図は、従来例を説明するための蒸着装置全体の概略
ｆ、Ｗ成図である。 ■・・・・・・真空槽、　４・・・・・蒸発源、５　、
、、　、、、蒸発材料、　６・・・・・・ルツボ、７・
・・・・・電子銃、　９・・・・・・放電用プローブ、
１１・・・・・・基板（被蒸着物）、３１・・・・・・ダミーの基板（ダミーの被蒸着物）、
３２・・・・・・ダミー基板電源、３３・・・・・・電流検出器、　３４・・目・・膜厚演
算手段、３５・・・・・・蒸着速度演算手段、３６・・・・・・膜厚表示器、３７・・・・・・成膜速度表示器、　Ｂ・・・・・電子
ビーム、Ｒ・・・・・・蒸着物質流。出願人　　石川島播磨重工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）蒸発源から蒸発した蒸着物質をイオン化して、被
蒸着物に蒸着させる蒸着装置に備えられて、被蒸着物に
蒸着した蒸着物質の膜厚を検出する蒸着装置用の膜厚計
において、前記被蒸着物の近傍に配置されて、その被蒸
着物と同一の条件下において蒸着物質が蒸着するダミー
の被蒸着物と、このダミーの被蒸着物と前記蒸発源との間に電気的に接
続されて、そのダミーの被蒸着物に対する蒸着物質の蒸
着量に対応する通電電流を検出する電流検出器と、この電流検出器の検出値を積算し、前記ダミーの被蒸着
物に蒸着した蒸着物質の膜厚を求める膜厚演算手段とを
備えてなることを特徴とする蒸着装置用の膜厚計。
（２）第１請求項に記載の蒸着装置用の膜厚計において
、電流検出器の検出値の変化からダミーの被蒸着物に対
する蒸着物質の蒸着速度を求める蒸着速度演算手段を備
えてなることを特徴とする蒸着装置用の膜厚計。