JPS62142766A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
- Publication number
- JPS62142766A JPS62142766A JP28335185A JP28335185A JPS62142766A JP S62142766 A JPS62142766 A JP S62142766A JP 28335185 A JP28335185 A JP 28335185A JP 28335185 A JP28335185 A JP 28335185A JP S62142766 A JPS62142766 A JP S62142766A
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- JP
- Japan
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- thin film
- substrate
- reflectance
- transmittivity
- reflectivity
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- Pending
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- Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
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
本発明は、薄膜形成速度制御を非破壊で可能にする薄膜
形成方法に関するものである。
形成方法に関するものである。
従来の技術
近年、真空蒸着法やスパッタリング法は薄膜形成の主た
る方法として位置付けられ、半導体、光メモリディスク
、薄膜磁気ヘッド等の薄膜形成に欠くべからざる技術と
なってきている。
る方法として位置付けられ、半導体、光メモリディスク
、薄膜磁気ヘッド等の薄膜形成に欠くべからざる技術と
なってきている。
薄膜形成において、薄膜の特性を左右するパラメータに
は各種あるが、その中でも薄膜形成速度は特に重要なパ
ラメータである。ここで真空蒸着法を例に説明する９〕
蒸着速度は蒸発源の加熱パワー、すなわち加熱温度の高
低で制御するが、蒸発源が２種類以上の元素から成り立
っている合金や化合物の場合、蒸着速度によって形成さ
れる薄膜の組成が変化することが多い。これは各元素や
分子の蒸気圧の相違に基づくものであり、同一の組成の
薄膜を量産的に形成するためには、蒸着速度を厳密に制
御することが重要である。
は各種あるが、その中でも薄膜形成速度は特に重要なパ
ラメータである。ここで真空蒸着法を例に説明する９〕
蒸着速度は蒸発源の加熱パワー、すなわち加熱温度の高
低で制御するが、蒸発源が２種類以上の元素から成り立
っている合金や化合物の場合、蒸着速度によって形成さ
れる薄膜の組成が変化することが多い。これは各元素や
分子の蒸気圧の相違に基づくものであり、同一の組成の
薄膜を量産的に形成するためには、蒸着速度を厳密に制
御することが重要である。
通常、真空蒸着法における蒸着速度制御には、水晶振動
子法が用いられている。水晶振動子法は第５図にその構
成を示すように、モニタヘッド５１６に納められた水晶
振動子５１アに蒸発源６０１から蒸発した薄膜が堆積す
ることによる振動子の固有振動数の変化を測定して振動
子上の質量膜厚を求める方法であり、振動数変化ｄνと
薄膜の質量膜厚６ｘの関係は（１）式で与えられる。
子法が用いられている。水晶振動子法は第５図にその構
成を示すように、モニタヘッド５１６に納められた水晶
振動子５１アに蒸発源６０１から蒸発した薄膜が堆積す
ることによる振動子の固有振動数の変化を測定して振動
子上の質量膜厚を求める方法であり、振動数変化ｄνと
薄膜の質量膜厚６ｘの関係は（１）式で与えられる。
ν２ ρ
ｄν＝−−・ゴｔｌｘ ・・・・・・・・・（１）Ｎ
ρ ν、振動子の固有振動数 Ｎ：周波数定数 ρ°水晶振動子の密度 ρｆ： 薄膜の密度 ｄｘ ｄｘと時間変化ｄｔとの関係すなわち「より蒸着速度Ｖ
が得られ、水晶振動子蒸着速度制御器５１８に設定した
蒸着速度Ｖｃと実際の蒸着速度Ｖの差が最小になるよう
にフィードバックがかけられ蒸発源加熱用電源５１０へ
送る電流あるいは電圧を制御するものである。この水晶
振動子法は、真空蒸着法のみならずスパンタリング法な
どでもその形成速度の制御に幅広く活用されている。
ρ ν、振動子の固有振動数 Ｎ：周波数定数 ρ°水晶振動子の密度 ρｆ： 薄膜の密度 ｄｘ ｄｘと時間変化ｄｔとの関係すなわち「より蒸着速度Ｖ
が得られ、水晶振動子蒸着速度制御器５１８に設定した
蒸着速度Ｖｃと実際の蒸着速度Ｖの差が最小になるよう
にフィードバックがかけられ蒸発源加熱用電源５１０へ
送る電流あるいは電圧を制御するものである。この水晶
振動子法は、真空蒸着法のみならずスパンタリング法な
どでもその形成速度の制御に幅広く活用されている。
発明が解決しようとする問題点
水晶振動子に薄膜が形成されると、前述の如く、（１）
式に従って固有振動数が減少するが、水晶振動子の使用
限界は、固有振動数変化がｄνが０．１ＭＨ２になるく
らいまでである。通常、蒸着に使われる水晶振動数は数
ＭＨ２であり、−例として固有振動数をｅＭＨ２とすれ
ば、６．９ＭＨ２になるまでは使用可能であるが、それ
以下に振動数が低下したら、水晶振動子を交換しなけれ
ばならない。
式に従って固有振動数が減少するが、水晶振動子の使用
限界は、固有振動数変化がｄνが０．１ＭＨ２になるく
らいまでである。通常、蒸着に使われる水晶振動数は数
ＭＨ２であり、−例として固有振動数をｅＭＨ２とすれ
ば、６．９ＭＨ２になるまでは使用可能であるが、それ
以下に振動数が低下したら、水晶振動子を交換しなけれ
ばならない。
最近、薄膜形成においては連続運転化へ進む方向にあり
、第６図に一例を示すように薄膜を形成する基板の搬入
室６１９、薄膜形成室６２０、基板の搬出室６２１の王
室とその間の開閉バルブ６２２で薄膜形成装置が構成さ
れ、基板の搬入出室６１９゜６２１は排気吸気を繰り返
すが、薄膜形成室６２０は常に真空状態が保たれ、薄膜
を形成できるようにしている。ところが、水晶振動子法
で薄膜形成速度制御を行う場合、一種の破壊的な制御法
であるため、蒸着室の真空をたびたび破って、水晶振動
子交換を行う必要があり、薄膜形成の連続化を進める上
で大きな障害になる問題点を有していた。
、第６図に一例を示すように薄膜を形成する基板の搬入
室６１９、薄膜形成室６２０、基板の搬出室６２１の王
室とその間の開閉バルブ６２２で薄膜形成装置が構成さ
れ、基板の搬入出室６１９゜６２１は排気吸気を繰り返
すが、薄膜形成室６２０は常に真空状態が保たれ、薄膜
を形成できるようにしている。ところが、水晶振動子法
で薄膜形成速度制御を行う場合、一種の破壊的な制御法
であるため、蒸着室の真空をたびたび破って、水晶振動
子交換を行う必要があり、薄膜形成の連続化を進める上
で大きな障害になる問題点を有していた。
本発明は上記問題点を解消するもので、薄膜形成速度の
制御を非破壊的に行い、薄膜形成の連続化を可能にする
薄膜形成方法を提供することを目的とするものである。
制御を非破壊的に行い、薄膜形成の連続化を可能にする
薄膜形成方法を提供することを目的とするものである。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、基板に薄膜を形成する工程において、時間の
経過すなわち基板への薄膜形成に伴ない、厚さの増加す
る薄膜と前記基板を総合した反射率および透過率の少な
くとも一つを測定し、これを測定信号とし、予め時間の
関数として設定した基準信号と前記測定信号との差が最
小になるように薄膜形成速度を制御するものである。
経過すなわち基板への薄膜形成に伴ない、厚さの増加す
る薄膜と前記基板を総合した反射率および透過率の少な
くとも一つを測定し、これを測定信号とし、予め時間の
関数として設定した基準信号と前記測定信号との差が最
小になるように薄膜形成速度を制御するものである。
作用
予め設定する基準信号を、−例として水晶振動子法によ
って薄膜形成速度を制御することによって得られる薄膜
と基板を総合した反射率−１透過率のうち測定信号に対
応する信号とする。この時間の関数である基準信号に１
ｌｌ１１定信号を時間的に倣わせるように薄膜形成速度
をフィードパ・ツク制御させることによって、以後水晶
振動子法を利用しないで、所定の薄膜形成速度を実現さ
せることができる０ 実施例 以下に本発明の実施例をＴｅＯｘ薄膜の作成を一例とし
て説明する。
って薄膜形成速度を制御することによって得られる薄膜
と基板を総合した反射率−１透過率のうち測定信号に対
応する信号とする。この時間の関数である基準信号に１
ｌｌ１１定信号を時間的に倣わせるように薄膜形成速度
をフィードパ・ツク制御させることによって、以後水晶
振動子法を利用しないで、所定の薄膜形成速度を実現さ
せることができる０ 実施例 以下に本発明の実施例をＴｅＯｘ薄膜の作成を一例とし
て説明する。
ＴａＯｘ （０（ｘ（２） （ＴｅＯ２とＴｅ）混合物
）薄膜はレーザ光照射による加熱で黒化ビットが形成さ
れるため、光メモリディスクの記録媒体として注目され
ている。このＴｅＯｘ薄膜をディスク基板に形成する方
法の一例として、ＴｅＯｘを主成分とした焼結体を蒸発
源とした電子ビーム加熱蒸着法が挙げられ、この方法で
本発明を説明する。
）薄膜はレーザ光照射による加熱で黒化ビットが形成さ
れるため、光メモリディスクの記録媒体として注目され
ている。このＴｅＯｘ薄膜をディスク基板に形成する方
法の一例として、ＴｅＯｘを主成分とした焼結体を蒸発
源とした電子ビーム加熱蒸着法が挙げられ、この方法で
本発明を説明する。
第２図は水晶振動子法によってＴｅＯｘの蒸着速度を設
定速度ｖ１に制御して基板にＴｅ０Ｘ薄膜を形成した際
の基板と薄膜を総合した反射率の時間的変化を示したも
のであり、これを反射率基準信号Ｒ，５（ｔ）とする。
定速度ｖ１に制御して基板にＴｅ０Ｘ薄膜を形成した際
の基板と薄膜を総合した反射率の時間的変化を示したも
のであり、これを反射率基準信号Ｒ，５（ｔ）とする。
これは第３図に示す構成で得られるものである。ＴｅＯ
ｘ焼結体３１６を含む蒸発源３０１からＴｅＯｘを加熱
蒸発させ、回転するポリカーボネート製基板３０３にＴ
ｅＯｘ薄膜を形成する。この際、モニタヘッド３１６内
に納められた水晶振動子３１７にも薄膜を堆積させ、蒸
着速度の制御を行う。基板３０３の上方には発光部３０
４と受光部３０５を有する反射率測定器３０６を設置し
、刻々と変動する反射率を基板側から測定し、前述の第
“２図に示す反射率基準信号Ｒｓ（ｔ）を得る。
ｘ焼結体３１６を含む蒸発源３０１からＴｅＯｘを加熱
蒸発させ、回転するポリカーボネート製基板３０３にＴ
ｅＯｘ薄膜を形成する。この際、モニタヘッド３１６内
に納められた水晶振動子３１７にも薄膜を堆積させ、蒸
着速度の制御を行う。基板３０３の上方には発光部３０
４と受光部３０５を有する反射率測定器３０６を設置し
、刻々と変動する反射率を基板側から測定し、前述の第
“２図に示す反射率基準信号Ｒｓ（ｔ）を得る。
本発明はこの時間の関数としての反射率基準信号Ｒｓ（
ｔ）に基づき、以後、水晶振動子法を用いず、第１図に
示す構成で薄膜形成速度を制御する。蒸発源１０１を加
熱し、Ｔ ｅｏｘを蒸発させる。シャッタ１ｏ２を開き
、ポリカーボネート製基板１０３へのＴｅＯｘ薄膜の形
成を開始する。基板の上方に設置した発光部１０４と受
光部１０５を有する反射率測定器１０６から反射率測定
信号Ｒｍ（ｔ） １０７を時間の関数として得る、この
信号Ｒｍ（ｔ）が得られるや否や、予め設定している反
射率基準信号Ｒｓ（ｔ）１Ｑ８（第２図）と比較対照を
開始する、っこの際、両者の信号は電圧あるいは電流で
表現されることが必要である。そして基板への薄膜形成
の開始時点を制御開始時点として、それ以後の経過時間
ｔにおけるＲｍ（ｔ）１０７とＲｓ（ｔ） １０８の差
、すなわちｌ Ｒｍ（ｔ） −Ｒｓ（ｔ） ｌ が最
小になるようにコントローラ１０９で、蒸発源加熱用電
源１１０へ送る電圧あるいは電流にフィードバックをか
け、蒸着速度を制御する。すなわち基板１０３への薄膜
形成開始からの時間経過ｔがｔｏ の時点においてＲｓ
（ｔｏ）におけるＲｓ（ｔ）の接線の傾きが第４図（ａ
）に示すように正のとき、すなわちｄＲｓ（至）〉０の
ｔ ときＲｍ（ｔｏ） Ｒｓ（ｔｏ）＞ｏであれば、蒸着
速度を低下させて、Ｒｍ（ｔ）をＲ８（ｔ）に倣わせる
ように蒸発源加熱用電源に制御をかける。逆にＲｍ（ｔ
ｏ）−Ｒｓ（ｔ（１） （ｏであれば蒸着速度を上昇さ
せる。
ｔ）に基づき、以後、水晶振動子法を用いず、第１図に
示す構成で薄膜形成速度を制御する。蒸発源１０１を加
熱し、Ｔ ｅｏｘを蒸発させる。シャッタ１ｏ２を開き
、ポリカーボネート製基板１０３へのＴｅＯｘ薄膜の形
成を開始する。基板の上方に設置した発光部１０４と受
光部１０５を有する反射率測定器１０６から反射率測定
信号Ｒｍ（ｔ） １０７を時間の関数として得る、この
信号Ｒｍ（ｔ）が得られるや否や、予め設定している反
射率基準信号Ｒｓ（ｔ）１Ｑ８（第２図）と比較対照を
開始する、っこの際、両者の信号は電圧あるいは電流で
表現されることが必要である。そして基板への薄膜形成
の開始時点を制御開始時点として、それ以後の経過時間
ｔにおけるＲｍ（ｔ）１０７とＲｓ（ｔ） １０８の差
、すなわちｌ Ｒｍ（ｔ） −Ｒｓ（ｔ） ｌ が最
小になるようにコントローラ１０９で、蒸発源加熱用電
源１１０へ送る電圧あるいは電流にフィードバックをか
け、蒸着速度を制御する。すなわち基板１０３への薄膜
形成開始からの時間経過ｔがｔｏ の時点においてＲｓ
（ｔｏ）におけるＲｓ（ｔ）の接線の傾きが第４図（ａ
）に示すように正のとき、すなわちｄＲｓ（至）〉０の
ｔ ときＲｍ（ｔｏ） Ｒｓ（ｔｏ）＞ｏであれば、蒸着
速度を低下させて、Ｒｍ（ｔ）をＲ８（ｔ）に倣わせる
ように蒸発源加熱用電源に制御をかける。逆にＲｍ（ｔ
ｏ）−Ｒｓ（ｔ（１） （ｏであれば蒸着速度を上昇さ
せる。
次にＲｓ（ｔｏ）におけるＲｓ（ｔ）の接線の傾きが第
４図（ｂ）に示すように負のとき、すなわち−ｖリエ９
くＯｔ のときＲｍ（ｔ（１） −Ｒｓ（ｔｏ） ＞○であれば
、蒸着速度を上昇させてＲｓ（ｔ）に倣わせるように制
御をかける。逆にＲｍ（ｔ） −Ｒｓ（ｔ）（○であれ
ば、蒸着速度を低下させるように制御をかけ、所定の蒸
着速度を得る。
４図（ｂ）に示すように負のとき、すなわち−ｖリエ９
くＯｔ のときＲｍ（ｔ（１） −Ｒｓ（ｔｏ） ＞○であれば
、蒸着速度を上昇させてＲｓ（ｔ）に倣わせるように制
御をかける。逆にＲｍ（ｔ） −Ｒｓ（ｔ）（○であれ
ば、蒸着速度を低下させるように制御をかけ、所定の蒸
着速度を得る。
なお、水晶振動子を納めたモニタヘッドは反射率基準信
号Ｒｓ（ｔ）を得るときのみに用い、以後の（Ｒｍ（ｔ
） −Ｒｓ（ｔ））−最小の制御にオイテは、モニタヘ
ッドを薄膜の付着しない場所に移動させるか、薄膜の付
着をシャッタ等で遮断する方法を採ることによって効果
的に本発明を実施することができる。
号Ｒｓ（ｔ）を得るときのみに用い、以後の（Ｒｍ（ｔ
） −Ｒｓ（ｔ））−最小の制御にオイテは、モニタヘ
ッドを薄膜の付着しない場所に移動させるか、薄膜の付
着をシャッタ等で遮断する方法を採ることによって効果
的に本発明を実施することができる。
ここで反射率による薄膜形成速度の制御を説明したが、
第１図の中に示す透過率測定器１１１の設置により、透
過率信号により同様にして薄膜形成速度を制御すること
も可能である０すなわち、透過率測定信号Ｔｍ（ｔ）
１１２と、予め設定した透過率基準信号Ｔｓ（ｔ） １
１３の差の絶対値ｌ Ｔｍ（ｔ）−Ｔｓ（ｔ）ｌ が最
小になるようにコントローラ１１４で薄膜形成速度を制
御してもよい。
第１図の中に示す透過率測定器１１１の設置により、透
過率信号により同様にして薄膜形成速度を制御すること
も可能である０すなわち、透過率測定信号Ｔｍ（ｔ）
１１２と、予め設定した透過率基準信号Ｔｓ（ｔ） １
１３の差の絶対値ｌ Ｔｍ（ｔ）−Ｔｓ（ｔ）ｌ が最
小になるようにコントローラ１１４で薄膜形成速度を制
御してもよい。
また、予め設定する基準信号を水晶振動子法で薄膜形成
速度を制御した際の反射率あるいは透過率に基づく信号
として説明したが、形成する薄膜の屈折率ｎと消衰係数
により多重干渉理論を用いて、基板への薄膜形成時間の
関数として反射率。
速度を制御した際の反射率あるいは透過率に基づく信号
として説明したが、形成する薄膜の屈折率ｎと消衰係数
により多重干渉理論を用いて、基板への薄膜形成時間の
関数として反射率。
透過率を計算したものを基準信号として用いても同様に
して薄膜形成速度を制御することができる〇′本発明は
一定の薄膜形成速度に制御するだけでなく、階段状ある
いは連続的に薄膜形成速度を変化させる制御に対しても
基準信号にその内容を含ませることにより適用が可能で
ある。また、ここでは真空蒸着法を例にして説明してい
るが、スパッタリング法やイオンブレーティング法など
、他の多くの薄膜形成法においても本発明を幅広く適用
できる。
して薄膜形成速度を制御することができる〇′本発明は
一定の薄膜形成速度に制御するだけでなく、階段状ある
いは連続的に薄膜形成速度を変化させる制御に対しても
基準信号にその内容を含ませることにより適用が可能で
ある。また、ここでは真空蒸着法を例にして説明してい
るが、スパッタリング法やイオンブレーティング法など
、他の多くの薄膜形成法においても本発明を幅広く適用
できる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、薄膜形成において、時間
の経過に伴ない、厚さの増加する薄膜と基板を総合した
反射率、透過率の測定信号と、予め時間の関数として設
定した基準信号との差が最小になるように薄膜形成速度
を１ムリ御することにより、水晶振動子法を用いない非
破壊的な薄膜形成速度制御法を実現し、薄膜形成の連続
化を可能にし、その工業的価値は非常に大きい。
の経過に伴ない、厚さの増加する薄膜と基板を総合した
反射率、透過率の測定信号と、予め時間の関数として設
定した基準信号との差が最小になるように薄膜形成速度
を１ムリ御することにより、水晶振動子法を用いない非
破壊的な薄膜形成速度制御法を実現し、薄膜形成の連続
化を可能にし、その工業的価値は非常に大きい。
第１図は本発明の薄膜形成方法を実施した装置の原理図
、第２図は本発明に用いる反射率基準信号の特性図、第
３図は反射率基準信号を得るだめの装置の原理図、第４
図は本発明における薄膜形成速度の制御を説明するだめ
の特性図、第５図は水晶振動子薄膜形成速度制御方法を
説明するだめの装置の原理図、第６図は薄膜形成の連続
化を可能にする装置の概略図である。 １０３．３０３・・・・・・基板、１０６，３０６・・
・・・・反射率測定器、３１７，５１７・・・・・・水
晶振動子、１０７・・・・・・反射率測定信号、１０８
・・・・・・反射率基準信号。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 第３図 第４図 ｔｏ 端間う − ｔＡ 片間 む −
、第２図は本発明に用いる反射率基準信号の特性図、第
３図は反射率基準信号を得るだめの装置の原理図、第４
図は本発明における薄膜形成速度の制御を説明するだめ
の特性図、第５図は水晶振動子薄膜形成速度制御方法を
説明するだめの装置の原理図、第６図は薄膜形成の連続
化を可能にする装置の概略図である。 １０３．３０３・・・・・・基板、１０６，３０６・・
・・・・反射率測定器、３１７，５１７・・・・・・水
晶振動子、１０７・・・・・・反射率測定信号、１０８
・・・・・・反射率基準信号。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 第３図 第４図 ｔｏ 端間う − ｔＡ 片間 む −
Claims (3)
- （１）基板に薄膜を形成する工程において、時間の経過
に伴ない、厚さの増加する薄膜と前記基板を総合した反
射率と透過率のうちの少なくとも一つを測定し、この測
定した測定信号と、予め時間の関数として設定した基準
信号との差が最小になるように薄膜形成速度を制御する
薄膜形成方法。 - （２）測定信号ならびに基準信号が電圧あるいは電流で
表わされる特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法。 - （３）予め設定する基準信号は水晶振動子法によって薄
膜形成速度を制御することによって時間の関数として得
られる薄膜と基板を総合した反射率と透過率のうち少な
くとも一つに基づく信号である特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28335185A JPS62142766A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28335185A JPS62142766A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142766A true JPS62142766A (ja) | 1987-06-26 |
Family
ID=17664357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28335185A Pending JPS62142766A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62142766A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08315432A (ja) * | 1995-05-15 | 1996-11-29 | Nippondenso Co Ltd | 光情報記録媒体の製造装置及び製造方法 |
| JP2014514450A (ja) * | 2011-04-06 | 2014-06-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 測定ユニットを備えた蒸発システム |
-
1985
- 1985-12-16 JP JP28335185A patent/JPS62142766A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08315432A (ja) * | 1995-05-15 | 1996-11-29 | Nippondenso Co Ltd | 光情報記録媒体の製造装置及び製造方法 |
| JP2014514450A (ja) * | 2011-04-06 | 2014-06-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 測定ユニットを備えた蒸発システム |
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