JP2008122200A - 膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜対象物表面の薄膜の膜厚を正確に測定する。
【解決手段】予め、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２の表面に薄膜を成長させ、膜厚を測定しておき、成膜工程では、測定用水晶振動子２の測定値Ｐに、校正工程の測定値の比Ｃ／Ｍを乗算して成膜対象物１５表面の膜厚とする。校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２の共振周波数から求めた測定用水晶振動子の音響インピーダンス比Ｚを用い、正確な膜厚を求めるようにしてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は水晶振動子を用いた膜厚測定の技術に係り、特に、薄膜が付着した水晶振動子の測定誤差を修正する技術に関する。

従来より、蒸着やスパッタリング等で薄膜を形成する際には、真空槽内に成膜対象の基板と共に水晶振動子が配置され、水晶振動子の共振周波数を測定し、共振周波数の変化量から水晶振動子に成長した薄膜の膜厚を求めており、予め測定されている水晶振動子上に形成される薄膜の膜厚と、基板表面に形成される薄膜の膜厚との関係から、基板表面上の薄膜の膜厚が求められている。

しかし、複数の基板に対し、同じ水晶振動子で膜厚測定を行なうため、水晶振動子に付着する薄膜の膜厚は次第に厚くなり、その結果、共振周波数の変化量と膜厚との関係が徐々にずれてしまい、水晶振動子の使用初期には正確な膜厚が測定できていても、ある程度の回数使用されると、膜厚測定に誤差が発生してしまう。

近年では、有機ＥＬ素子の有機薄膜等、数オングストロームの膜厚を正確に測定する技術が要求されており、誤差が大きな問題となる。
測定精度を向上させようとする技術は、例えば下記文献に記載されている。
特開平４−２２３２１１号公報 特開平１１−２２２６７０号公報

本発明は、測定枚数若しくは測定時間が増加すると、膜厚測定誤差が増大するという従来技術の、課題を解決するために創作された発明である。

上記課題を解決するため、本発明は、真空雰囲気中に成膜対象物を配置し、成膜源から蒸着材料の微粒子を放出させ、前記成膜対象物に付着させ、前記成膜対象物に前記蒸着材料の薄膜を成長させる際に、前記真空雰囲気中に測定用水晶振動子を配置しておき、前記蒸着材料の微粒子を前記測定用水晶振動子にも付着させ、前記測定用水晶振動子の共振周波数から前記測定用水晶振動子上の膜厚を求め、前記測定用水晶振動子上の膜厚を、前記成膜対象物上の膜厚に換算する膜厚測定方法であって、前記真空雰囲気中に校正用水晶振動子を配置しておき、複数の前記成膜対象物表面へ前記薄膜を形成する成膜工程の間に、前記測定用水晶振動子と前記校正用水晶振動子に前記薄膜を成長させ、前記校正用水晶振動子の膜厚の測定値Ｃと、前記測定用水晶振動子の膜厚の測定値Ｍを求める校正工程を設け、前記校正工程よりも後の前記成膜工程では、前記測定用水晶振動子の膜厚の測定値Ｐに、前記校正工程で求めた前記測定用水晶振動子と前記校正用水晶振動子の測定値の比(Ｃ／Ｍ)を乗算して、前記成膜対象物の膜厚を求める膜厚測定方法である。
また、本発明は、真空雰囲気中に成膜対象物を配置し、成膜源から蒸着材料の微粒子を放出させ、前記成膜対象物に付着させ、前記成膜対象物に前記蒸着材料の薄膜を成長させる際に、前記真空雰囲気中に測定用水晶振動子を配置しておき、前記蒸着材料の微粒子を前記測定用水晶振動子にも付着させ、前記測定用水晶振動子の共振周波数から下記(１)式、

に従って前記測定用水晶振動子上の膜厚を求め、前記測定用水晶振動子上の膜厚を、前記成膜対象物上の膜厚に換算する膜厚測定方法であって、前記真空雰囲気中に校正用水晶振動子を配置しておき、複数の前記成膜対象物表面へ前記薄膜を形成する間に、前記測定用水晶振動子と前記校正用水晶振動子に前記薄膜を成長させ、前記校正用水晶振動子の測定結果を前記(１)式の左辺に代入し、前記測定用水晶振動子の音響インピーダンス比Ｚを求めるＺ値算出工程を設け、複数の前記成膜対象物表面へ前記薄膜を形成する成膜工程では、前記Ｚ値算出工程で求めた音響インピーダンス比Ｚの値を前記(１)式に代入し、前記測定用水晶振動子によって膜厚を求める膜厚測定方法である。
また、本発明は、前記校正工程に於いて、前記校正用水晶振動子の表面と前記測定用水晶振動子の表面には、前記薄膜を一緒に形成する膜厚測定方法である。
また、本発明は、前記校正工程に於いて、前記校正用水晶振動子の表面と前記測定用水晶振動子の表面には、前記薄膜を順番に形成する膜厚測定方法である。

本発明は上記のように構成されており、同じ測定用水晶振動子によって、複数枚数の成膜対象物の膜厚を測定する測定方法である。
図２は、横軸に成膜時間、縦軸に薄膜成長速度(成膜速度)をとったグラフであり、符号Ｌ₁は、成膜源からの薄膜材料粒子の放出速度を一定にして測定用水晶振動子の共振周波数と成膜時間から求めた薄膜成長速度の曲線である。

このように、薄膜構成材料の微粒子放出量が一定の場合、即ち、薄膜成長速度を一定にしても、測定用水晶振動子の測定結果から算出した薄膜成長速度は、成膜時間の経過、即ち、測定用水晶振動子表面に付着する薄膜の膜厚が厚くなると小さくなる。
これは、測定用水晶振動子表面に付着する薄膜の膜厚が厚くなるに従い、膜厚測定の誤差が蓄積されることを示している。
実際の膜厚が既知であれば、誤差が大きくなった場合に、測定用水晶振動子を用いた膜厚の測定値を、実際の膜厚に一致させるように補正すればよい。

図３の符号Ｌ₂は、時刻ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃、ｔ₄に於いて、実際の膜厚と一致するように、測定用水晶振動子の膜厚測定結果が一致された場合の曲線(折れ線)であり、誤差が大きくなる前に、測定値が実際の膜厚と一致するように修正されている。実際の膜厚は、誤差修正にだけ用いる校正用水晶振動子で測定すればよい。

同じ測定用水晶振動子で、複数枚数の成膜対象物の膜厚を測定する場合、測定枚数が増え、誤差が大きくなると、校正用水晶振動子を用いて誤差を消去できるから、正確な膜厚測定を行なうことができる。
測定用水晶振動子の使用時間を延長することができる。

図１を参照し、符号１０は、本発明の測定方法に用いることができる第_一例の成膜装置であり、真空槽１１を有している。
真空槽１１の内部には成膜源１２が配置されており、成膜源１２と対向する位置に基板ホルダ１３が配置されている。
成膜源１２は、ＥＢ蒸着源、抵抗加熱蒸着源、スパッタリングターゲット等であり、基板ホルダ１３に基板を保持し、成膜源１２から薄膜材料の微粒子(蒸気やスパッタリング粒子など)を放出させると、基板表面に薄膜材料の薄膜が成長するように構成されている。

この成膜装置では、基板表面への薄膜材料粒子の到達を妨げない位置に、校正用水晶振動子１と一乃至複数個の測定用水晶振動子２が配置されている。ここでは、測定用水晶振動子２は一個である。
校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２は成膜源１２から等距離に配置されており、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２に設けられたシャッタ２１、２２を開け、成膜源１２から蒸着材料の微粒子を放出すると、校正用水晶振動子１の表面と測定用水晶振動子２の表面に同じ割合で蒸着材料の微粒子が到達し、同じ膜厚の薄膜が一緒に成長するように構成されている。校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２の両方に一緒に薄膜を成長させるのではなく、先ず、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２のいずれか一方に薄膜を成長させ、次に、他方に同じ時間だけ薄膜を成長させてもよい。

校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２は、測定装置４に接続されており、測定装置４によって、共振周波数が測定され、共振周波数の値や、その変化量から膜厚や成膜速度が求められるように構成されている。測定装置４は外部機器５に接続されており、測定結果は外部機器５に伝送される。

図１の符号１５はガラス基板やシリコン基板等の成膜対象物であり、成膜面を成膜源１２に向け、基板ホルダ１３に保持されている。
上記成膜装置１０によって、成膜対象物１５表面に薄膜を形成する前に、下記の校正工程の前に行なわれる準備工程において、基板ホルダ１３に測定用基板を配置し、校正用水晶振動子１の表面と測定用基板の表面に一緒に、又は順番に同じ時間だけ薄膜を成長させる。

測定用基板上の薄膜の膜厚は、触針式段差計や光学測定器によって測定し、校正用水晶振動子１上の薄膜の膜厚は共振周波数からＺ＝１として下記(１)式によって求める。
測定用基板上の薄膜の膜厚は正確に測定できているものとし、触針式段差計等の膜厚と校正用水晶振動子１の膜厚の比(膜厚比ｈ)を求めておく。
共振周波数から測定した校正用水晶振動子１上の膜厚を符号Ｃ₀とし、触針式段差計や光学測定器による測定用基板上の膜厚を符号Ｓ₀で表わすと、求める膜厚比ｈはＳ₀／Ｃ₀である(ｈ＝Ｓ₀／Ｃ₀)。

次に、校正工程によって、測定用水晶振動子２の校正を行なう。
校正工程を説明すると、校正工程では真空槽１１内に成膜対象物１５を搬入せず、真空槽１１内を真空排気した状態で成膜源１２から蒸着材料の微粒子を放出させて校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２の両方に薄膜を成長させ、校正用水晶振動子１の共振周波数ｆ_cと測定用水晶振動子２の共振周波数ｆ_cをそれぞれ測定し、Ｚ＝１ として下記(１)式(ρ_f、ρ_q、ｔ_q、ｆ_qは既知である)に従って、校正用水晶振動子１の膜厚Ｃ₁と測定用水晶振動子２の膜厚Ｍ₁を求め、測定値Ｃ₁、Ｍ₁、又はその比である測定比(Ｃ₁／Ｍ₁)を記憶しておく。

校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２には、同じ膜厚の薄膜が形成されるが、水晶振動子の個体差により膜厚の算出値は一致しない。
なお、ここでは、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２は未使用の状態であり、表面には薄膜が形成されていないものとする。

校正工程を終了し、次に、成膜対象物１５表面に薄膜を形成する成膜工程に移行する。
成膜工程では、真空槽１１内に成膜対象物１５を搬入し、基板ホルダ１３に保持させ、成膜源１２から蒸着材料の微粒子を放出させ、搬入した成膜対象物１５の表面に薄膜を形成する。

成膜工程では校正用水晶振動子１のシャッタ２１は閉じ、測定用水晶振動子２のシャッタ２２は開けておき、成膜源１２から放出された薄膜材料の微粒子を、測定用水晶振動子２の表面に到達させ、成膜対象物１５の表面と測定用水晶振動子２の表面に薄膜を成長させる。校正用水晶振動子１の表面には薄膜は成長させない。

測定用水晶振動子２の共振周波数を測定し、上記(１)式に従って、測定用水晶振動子２表面の薄膜の膜厚を測定する。測定値を符号Ｐで表わすと、測定値Ｐに測定比(Ｃ₁／Ｍ₁)を乗算すると、その値 Ｐ×(Ｃ₁／Ｍ₁)が、測定用水晶振動子２表面に形成された薄膜の膜厚である(Ｚ＝１、ρ_f、ρ_q、ｔ_q、ｆ_qは既知であるとする)。
校正用水晶振動子１の表面の膜厚と成膜対象物１５の表面の膜厚の比は、校正用水晶振動子１の表面の膜厚と測定用基板の表面の膜厚の比である膜厚比ｈに等しいから、成膜対象物１５表面の薄膜の膜厚はｈ×Ｐ×(Ｃ₁／Ｍ₁) になる。

このように、成膜対象物１５表面の薄膜の膜厚を測定用水晶振動子２によって測定すれば、成膜対象物表面の薄膜が所定膜厚に達したところで成膜源１２からの微粒子放出を停止し、薄膜の成長を終了させることができる。
薄膜形成が終了した成膜対象物１５を、薄膜が形成されていない成膜対象物と交換した後、上記と同様に、測定用水晶振動子２によって膜厚を測定しながら、薄膜を成長させる。

以上のように、測定用水晶振動子２は、成膜対象物１５と一緒に薄膜が形成されるので、複数枚の成膜対象物１５表面に薄膜を形成すると、測定用水晶振動子２の表面に形成される薄膜の膜厚が厚くなり、次第に測定誤差が大きくなる。

そこで、測定用水晶振動子２の共振周波数が、所定値低下すると、再度校正工程に移行する。このとき、成膜工程では校正用水晶振動子１の表面には薄膜は形成されていないので、校正用水晶振動子１の表面の薄膜は無視できる程度の膜厚であり、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２の共振周波数から、膜厚の測定値Ｃ₂、Ｍ₂をそれぞれ求め、成膜工程を再開したとき、測定用水晶振動子２の膜厚の測定値Ｐに、膜厚比ｈと、求め直した測定比Ｃ₂／Ｍ₂とから、成膜対象物１５表面の膜厚をｈ×Ｐ×Ｃ₂／Ｍ₂で求めると、誤差が修正される。

このように、校正用水晶振動子１表面の薄膜の膜厚は無視できる程小さく、Ｚ＝１と置き複数回校正工程を行なっても、校正用水晶振動子１の膜厚は正確に求めることができる。例えば、ｎ番目の校正工程で求めた測定比Ｃ_n／Ｍ_nから、ｎ番目の校正工程後に再開した成膜工程に於いて、測定比ｈと測定用水晶振動子２の測定値Ｐから、ｈ×Ｐ×Ｃ_n／Ｍ_nで成膜対象物１５表面の膜厚を求めることができる。

上記実施例では、薄膜の密度ρ_fが既知であるとして説明したが、実際には、ρ_fは既知である必要はない。
ρ_fが未知の場合、校正工程前の準備工程において膜厚比を求める際、ρ_f＝１ 、及びＺ＝１として膜厚を求めると、ρ_f＝１として時の膜厚比Ｈは、ρ_fが既知の時の膜厚比ｈのρ_f倍になる(Ｈ＝ｈ・ρ_f )。

成膜工程に於いて測定用水晶振動子２の共振周波数を測定し、成膜対象物１５表面の膜厚を求める際、測定用水晶振動子２のρ_fも“１”と置いくと、測定比(Ｃ₁／Ｍ₁)から算出される測定用水晶振動子２表面の薄膜の膜厚はＰ×Ｃ₁／(Ｍ₁・ρ_f)になるから、この値に膜厚比Ｈを乗算するとρ_fは消去され、成膜対象物１５表面の膜厚はＰ×Ｃ₁／Ｍ₁ になる。この値はρ_fが既知であった場合と同じ値であり、従って、ρ_fが未知であっても成膜対象物１５表面の膜厚を求めることができる。

上記実施例では、成膜対象物表面１５の薄膜の膜厚を正確に測定するために、校正工程での測定用水晶振動子２の膜厚の測定値Ｍと校正用水晶振動子１の膜厚の測定値Ｃから求めた測定比Ｃ／Ｍを用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、上記(１)式の音響インピーダンス比Ｚを求めて測定用水晶振動子２の測定値を修正してもよい。

音響インピーダンス比Ｚを求めるＺ値算出工程を説明すると、Ｚ値算出工程では、成膜工程を行なう前に、先ず真空槽１１内を真空排気した状態で、成膜源１２から蒸着材料の微粒子を放出させ、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２の両方に一緒に、又は順番に同じ時間だけ成膜し、共振周波数をそれぞれ測定する。

水晶振動子に薄膜が付着していない状態では、音響インピーダンス比Ｚは“１”であるから、校正用水晶振動子１の表面には薄膜は形成されていないか、無視できる程度の膜厚であるとすると、上記(１)式のＺを“１”と置き、校正用水晶振動子１の共振周波数の測定値から(１)式の値を求める(Ｚ＝１，ｆ_c＝測定値)。

次に、校正用水晶振動子２から求めた(１)式の値と、音響インピーダンス比Ｚを未知数とし、測定用水晶振動子２の共振周波数の測定値をｆ_cに代入した(１)式の右辺を等しいと置くと、測定用水晶振動子２の音響インピーダンス比Ｚの値が求められる。

成膜工程に移行し、成膜対象物１５表面に薄膜を成長させる際には、測定用水晶振動子２表面にも薄膜を成長させ、共振周波数を測定し、この共振周波数の値とＺ値算出工程で求めた音響インピーダンス比Ｚの値を(１)式に代入すると、測定用水晶振動子２の表面の薄膜の膜厚Ｑが求められるから、この膜厚Ｑに膜厚比ｈを乗算した値Ｑ×ｈが、成膜対象物表面１５の膜厚となる。成膜工程では、校正用水晶振動子１には蒸着材料の微粒子は付着させない。

測定用水晶振動子２表面の薄膜の膜厚が厚くなると、測定用水晶振動子２による測定値に含まれる誤差が大きくなるため、測定用水晶振動子２の共振周波数が低下した場合や、多数の成膜対象物１５表面に薄膜を形成した場合等、誤差が大きくなったら成膜工程を中断し、Ｚ値算出工程に移行し、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２に薄膜を形成し、共振周波数をそれぞれ再測定し、最初に行なったＺ値算出工程と同様に、Ｚ＝１として校正用水晶振動子１の共振周波数の測定値から(１)式の値を求め、Ｚを未知数とし、測定用水晶振動子２の共振周波数の測定値をｆ_cに代入した(１)式右辺を等しいと置くと、未知数である測定用水晶振動子２の音響インピーダンス比Ｚの値を求めることができる。

次に成膜工程を再開したときには、直前のＺ値算出工程で求めた音響インピーダンス比Ｚを用い、測定用水晶振動子２の共振周波数の測定値と、膜厚比ｈから、成膜対象物１５表面の薄膜の膜厚を求めることができる。

なお、以上は同じ時間だけ成膜源１２から薄膜材料の微粒子を到達させたときに、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２に同じ膜厚の薄膜が形成される場合について説明したが、異なる膜厚の薄膜が形成される場合であっても、校正用水晶振動子の膜厚と、測定用水晶振動子の膜厚の比は測定比やＺ値の値の中に含まれており、成膜対象物１５表面の薄膜の膜厚測定に際して考慮する必要がない。
また、上記は、測定用水晶振動子２が一個の場合であったが、測定用水晶振動子２を複数個設ける場合も本発明に含まれる。

その例を説明すると、図４の符号２０は、本発明を実施できる第二例の成膜装置を示している。
この成膜装置２０は、上記第一例の成膜装置１０が有する校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２に替え、水晶振動子用回転ホルダ３０が配置されている。他の構成は第一例の成膜装置１０と同じであり、同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。

この水晶振動子用回転ホルダ３０は、図５(ａ）〜(ｃ)に示すように、保持台３１を有しており、保持台３１上には、一個の校正用水晶振動子１と複数の測定用水晶振動子２₁〜２₇が配置されている。
水晶振動子１、２₁〜２₇上には、カバー３２が配置されている。同図(ｂ)は、カバー３２を除去した状態であり、各水晶振動子１、２₁〜２₇は、保持台３１の回転中心Ｏを中心とする同じ円上に配置されている。

カバー３２には、カバー３２を厚み方向に貫通する窓部３３が一カ所設けられている。
カバー３２は成膜源１２に対して静止されており、保持台３１は回転中心Ｏを中心に回転可能に構成されている。

窓部３３の回転中心Ｏからの距離は、各水晶振動子１、２₁〜２₇の回転中心Ｏからの距離に等しくされており、回転中心Ｏを中心に保持台３１を回転させると、所望の水晶振動子１、２₁〜２₇を窓部３３の底面下に静止させられるように構成されている。
窓部３３の底面下に位置した水晶振動子１、２₁〜２₇は、その表面が窓部３３の底面下に露出されており、窓部３３と成膜源１２の間に位置するシャッタ２４を開け、成膜源１２から薄膜材料の微粒子を放出させると、窓部３３の底面に位置する水晶振動子１、２₁〜２₇の表面に薄膜が形成されるようになっている。図５(ｃ)は、図５(ａ)のＡ−Ａ線截断断面図である。

この水晶振動子用回転ホルダ３０を用いた準備工程では、窓部３３の底面に校正用水晶振動子１を位置させ、基板ホルダ１５に測定用基板を配置し、上述した準備工程と同じ手順で膜厚比ｈを求めておく。

次に、校正工程では、窓部３３底面に各水晶振動子１、２₁〜２₇を順番に位置させ、それぞれ同じ時間だけ薄膜を成長させ、校正用水晶振動子１の共振周波数と各測定用水晶振動子２₁〜２₇の共振周波数を測定し、校正用水晶振動子１と測定用水晶振動子２₁〜２₇の膜厚を求める。
求めた校正用水晶振動子１の膜厚を符号ｃで表わし、測定用水晶振動子２₁〜２₇の膜厚を符号ｍ₁〜ｍ₇で表わすと、測定用水晶振動子２₁〜２₇の測定比は、(ｃ／ｍ₁)〜(ｃ／ｍ₇)になる。

成膜工程では、複数の測定用水晶振動子２₁〜２₇の中から選択した一個の測定用水晶振動子２_Aを窓部３３の底面下に位置させ、共振周波数を測定し、膜厚Ｐ_Aを求めると、その膜厚Ｐ_Aと、膜厚比ｈと、その測定用水晶振動子２_Aの測定比(ｃ／ｍ_A)から、成膜対象物１５表面の膜厚はｈ×Ｐ_A×(ｃ／ｍ_A) で算出される。

使用中の測定用水晶振動子２_Aの共振周波数が低下した場合や多数の成膜対象物の膜厚測定を行った場合等、使用中の測定用水晶振動子２_Aの誤差が大きくなったときには、その測定用水晶振動子２_Aに対してだけ上記校正工程を再び行ない、測定比を算出し直すことができる。

更に、校正によっても誤差が修正できない場合は、測定に用いた測定用水晶振動子２_Aを窓部３３の底面から移動させ、他の測定用水晶振動子２_Bを窓部３３底面に位置させ、その測定用水晶振動子２_Bによって成膜対象物１５の膜厚測定を行なう。この場合、この測定用水晶振動子２_Bの膜厚から求めた測定比(ｃ／ｍ_B)を用いる。

上記は、測定比(ｃ／ｍ₁)〜(ｃ／ｍ₇)によって、水晶振動子用回転ホルダ３０の測定用水晶振動子２₁〜２₇の校正を行なったが、音響インピーダンス比Ｚによっても校正を行なうことができる。
その場合、校正工程に於いて、校正用水晶振動子１の共振周波数の測定結果とＺ＝１から(１)式の値を求め、その値と測定用水晶振動子２₁〜２₇の共振周波数の測定結果から、各測定用水晶振動子２₁〜２₇毎に音響インピーダンス比Ｚ₁〜Ｚ₇を求める。

そして校正工程の後に行われる成膜工程に於いて、使用する測定用水晶振動子２_Cの共振周波数の測定値と、その測定用水晶振動子２_cの音響インピーダンス比Ｚ_cから、(１)式によって膜厚を求める。成膜対象物１５上の膜厚は、膜厚比ｈを用いて求める。

使用中の測定用水晶振動子２_Cの共振周波数が所定値低下した場合、又は、同じ測定用水晶振動子２_Cによって所定枚数の成膜対象物の膜厚測定を行った後等、使用中の測定用水晶振動子２_Cの誤差が大きくなったら、再度校正工程を行ない、音響インピーダンス比Ｚ_Cを求め直すことができる。

校正によっても誤差が修正できない場合は、測定に用いた測定用水晶振動子２_Cを窓部３３の底面から移動させ、他の測定用水晶振動子２_Dを窓部３３底面に位置させ、その測定用水晶振動子２_Dの音響インピーダンス比Ｚ_Dを用いて膜厚測定を続行することができる。

なお、上記実施例では、校正用水晶振動子１を水晶振動子用回転ホルダ３０に配置したが、校正用水晶振動子１は、複数個の測定用水晶振動子が配置された水晶振動子用回転ホルダ３０とは別の位置に配置してもよく、この場合、校正用水晶振動子１と窓部３３の底面に露出する測定用水晶振動子に、一緒に薄膜を成長させることができる。

以上説明したように、同じ校正用水晶振動子１を用いて各測定用水晶振動子２₁〜２₇の校正を行なうことができるので、測定用水晶振動子２₁〜２₇の個体差による測定値のバラツキは消去され、正確な測定を行なうことができる。

本発明の測定方法が用いられる成膜装置の一例 水晶振動子の測定誤差の増加を説明するためのグラフ 本発明による誤差修正を説明するためのグラフ 本発明の測定方法が用いられる成膜装置の他の例 (ａ)：切り替え型水晶振動子用回転ホルダ上の水晶振動子を説明するための図 (ｂ)：水晶振動子用回転ホルダを成膜源の位置から見た図 (ｃ)：そのA-A線截断断面図

符号の説明

１……校正用水晶振動子
２、２₁〜２₇……測定用水晶振動子
１２……成膜源
１５……成膜対象物

Claims (4)

1. 真空雰囲気中に成膜対象物を配置し、成膜源から蒸着材料の微粒子を放出させ、前記成膜対象物に付着させ、前記成膜対象物に前記蒸着材料の薄膜を成長させる際に、前記真空雰囲気中に測定用水晶振動子を配置しておき、
   前記蒸着材料の微粒子を前記測定用水晶振動子にも付着させ、前記測定用水晶振動子の共振周波数から前記測定用水晶振動子上の膜厚を求め、
   前記測定用水晶振動子上の膜厚を、前記成膜対象物上の膜厚に換算する膜厚測定方法であって、
   前記真空雰囲気中に校正用水晶振動子を配置しておき、
   複数の前記成膜対象物表面へ前記薄膜を形成する成膜工程の間に、前記測定用水晶振動子と前記校正用水晶振動子に前記薄膜を成長させ、前記校正用水晶振動子の膜厚の測定値Ｃと、前記測定用水晶振動子の膜厚の測定値Ｍを求める校正工程を設け、
   前記校正工程よりも後の前記成膜工程では、前記測定用水晶振動子の膜厚の測定値Ｐに、前記校正工程で求めた前記測定用水晶振動子と前記校正用水晶振動子の測定値の比(Ｃ／Ｍ)を乗算して、前記成膜対象物の膜厚を求める膜厚測定方法。
2. 真空雰囲気中に成膜対象物を配置し、成膜源から蒸着材料の微粒子を放出させ、前記成膜対象物に付着させ、前記成膜対象物に前記蒸着材料の薄膜を成長させる際に、前記真空雰囲気中に測定用水晶振動子を配置しておき、
   前記蒸着材料の微粒子を前記測定用水晶振動子にも付着させ、前記測定用水晶振動子の共振周波数から下記(１)式、
   

   

   に従って前記測定用水晶振動子上の膜厚を求め、
   前記測定用水晶振動子上の膜厚を、前記成膜対象物上の膜厚に換算する膜厚測定方法であって、
   前記真空雰囲気中に校正用水晶振動子を配置しておき、
   複数の前記成膜対象物表面へ前記薄膜を形成する間に、前記測定用水晶振動子と前記校正用水晶振動子に前記薄膜を成長させ、前記校正用水晶振動子の測定結果を前記(１)式の左辺に代入し、前記測定用水晶振動子の音響インピーダンス比Ｚを求めるＺ値算出工程を設け、
   複数の前記成膜対象物表面へ前記薄膜を形成する成膜工程では、前記Ｚ値算出工程で求めた音響インピーダンス比Ｚの値を前記(１)式に代入し、前記測定用水晶振動子によって膜厚を求める膜厚測定方法。
3. 前記校正工程に於いて、前記校正用水晶振動子の表面と前記測定用水晶振動子の表面には、前記薄膜を一緒に形成する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の膜厚測定方法。
4. 前記校正工程に於いて、前記校正用水晶振動子の表面と前記測定用水晶振動子の表面には、前記薄膜を順番に形成する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の膜厚測定方法。

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