DD245487A1 - ARRANGEMENT FOR TEMPERATURE MEASUREMENT - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturmessung und kann in der Bedampfungstechnologie der Duennschichttechnik eingesetzt werden. Die Aufgabe, die Substrattemperatur bei Rotation in der Bedampfungsanlage messen zu koennen und die Substrate wiederholt einzusetzen, wird geloest, indem auf die Probenrueckseite akustische Wandler als Geber und Empfaenger aufgebracht werden und die temperaturabhaengige Resonanzfrequenz der bedampften Probe ausgewertet wird. Die HF-Signale werden ueber Schleifkontakte oder kapazitive Kopplung zugefuehrt. FigurThe invention relates to an arrangement for temperature measurement and can be used in the vapor deposition technology of the Duennschichttechnik. The task of being able to measure the substrate temperature during rotation in the vapor deposition system and to repeatedly use the substrates is achieved by applying acoustic transducers as donors and receivers to the sample back side and evaluating the temperature-dependent resonance frequency of the vapor-deposited sample. The RF signals are fed via sliding contacts or capacitive coupling. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung kann bei Beschichtungsprozessen der Dünnschichttechnologie eingesetzt werden.The invention can be used in coating processes of thin-film technology.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Substrattemperatur ist ein sehr wichtiger Parameter bei Beschichtungsprozessen im Vakuum. Sie beeinflußt maßgeblich die Schichteigenschaften, wie Haftfestigkeit, Schichtzusammensetzung, Oberflächenbeschaffenheit, Porigkeit. Die Erwärmung der Substrate erfolgt im allgemeinen durch die Kondensationswärme d er Partikel beim Bedampfungsprozeß, die kinetische Energie der Partikel, durch Plasmastrahlung oder Rekombinationsstrahlung sowie durch zusätzliche Heizquellen wie Widerstandsheizer.The substrate temperature is a very important parameter in coating processes in vacuum. It significantly influences the layer properties, such as adhesion, layer composition, surface texture, porosity. The heating of the substrates is generally carried out by the heat of condensation d the particles in the sputtering process, the kinetic energy of the particles, by plasma radiation or Rekombinationsstrahlung and by additional heat sources such as resistance heaters.

Um reproduzierbare Eigenschaften der Schichten erreichen zu können, muß die Substrattemperatur exakt einstellbar und während des Prozesses konstant zu halten sein.In order to achieve reproducible properties of the layers, the substrate temperature must be precisely adjustable and to be kept constant during the process.

Bekannt sind die folgenden Prinzipien:The following principles are known:

In DE-OS 2635185 wird ein Teil der Substratfläche vor der Beschichtung mit einer Widerstandsschicht belegt und im Bedampfungsprozeß die Widerstandsänderung durch Temperatureinfluß ausgewertet. EP 0041168 verwendet akustische Wandler, die auf die Substratoberfläche aufgedampft oder angekoppelt werden. Die Laufzeit der Oberflächenwellen wird während der Bedampfung zwischen zwei Wandlern analysiert. Die Änderung des Brechungsindex als Funktion der Temperatur wird in DD-WP 222406 genutzt, indem ein Interferometer diesen Effekt überwacht.In DE-OS 2635185, a portion of the substrate surface is coated with a resistive layer prior to coating and evaluated in the evaporation process, the resistance change by the influence of temperature. EP 0041168 uses acoustic transducers which are vapor-deposited or coupled onto the substrate surface. The transit time of the surface waves is analyzed during vapor deposition between two transducers. The change in refractive index as a function of temperature is used in DD-WP 222406 in that an interferometer monitors this effect.

Es kann auch die Oberflächentemperatur durch Temperaturfühler gemessen werden, wie in DD-WP 211 867 beschrieben. In DD-WP 214202 wird die Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz eines schwingungsfähigen Gebildes ausgenutzt, wo mittels einer Lumineszenzdiode und einer Fotodiode die Verschiebung der Resonanzfrequenz erfaßt wird. Die Nächteile der optischen Methoden liegen darin, daß sie bei rotierenden Substraten nicht mit der erforderlichen Genauigkeit realisierbar sind, während bei weiteren genannten Möglichkeiten die Proben verworfen werden müssen.The surface temperature can also be measured by temperature sensors as described in DD-WP 211 867. In DD-WP 214202, the temperature dependence of the resonant frequency of a vibratory structure is exploited, where by means of a light emitting diode and a photodiode, the displacement of the resonant frequency is detected. The disadvantages of the optical methods are that they can not be realized with the required accuracy in the case of rotating substrates, while the samples must be discarded in the case of further mentioned possibilities.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Anordnung zur Temperaturmessung, die auf wenig aufwendige Art und Weise die Nachteile des bekannten Standes der Technik überwindet. . . ' 'The aim of the invention is an arrangement for temperature measurement, which overcomes the disadvantages of the known prior art in a low-cost manner. , , ''

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Temperaturmessung anzugeben, mit der die Temperatur von Substraten bei Rotation derselben gemessen und eine weitere Verwendung der Substrate ermöglicht werden kann. Diese Aufgabe löst eine Anordnung zurTemperaturmessung erfindungsgemäß dadurch, daß in der Anordnung die temperaturabhängige Änderung der Resonanzfrequenz einer schwingungsfähigen Probe ausgenutzt wird, indem auf die zu beschichtende Probe ein LiNbO₃-Schwinger diffusionsgeschweißt und ein zweiter akustischer Wandler analog zum Geber auf der Probe aufgebracht wird. Es ist auch möglich, die akustischen Wandler mechanisch auf die Probenrückseite zu pressen. Die Verwendung von LiNbO₃ und das Verfahren des Diffusionsschweißens ermöglichen den Einsatz der Anordnung bis zu 600"C. Dem Geber wird ein HF-Signal zugeführt, und es erfolgt eine Schwingungskopplung zwischen den beiden akustischen Wandlern, wenn die Frequenz des HF-Signals in der Nähe der Resonanzfrequenz der Probe liegt.The invention has for its object to provide an arrangement for measuring temperature, with which the temperature of substrates measured during rotation thereof and a further use of the substrates can be made possible. This object is achieved by an arrangement for temperature measurement according to the invention in that the arrangement uses the temperature-dependent change in the resonant frequency of a vibratory sample by diffusion-welded to the sample to be coated a LiNbO ₃ oscillator and a second acoustic transducer is applied analogously to the donor on the sample. It is also possible to press the acoustic transducers mechanically onto the back of the sample. The use of LiNbO ₃ and the diffusion bonding technique allows the device to be used up to 600 "C. The transmitter is supplied with an RF signal and there is a vibration coupling between the two acoustic transducers when the frequency of the RF signal in the Near the resonant frequency of the sample is.

Das elektrische Empfangssignal des akustischen Empfänger-Wandlers wird zur Ansteuerelektrik des Gebers zu rückgeführt. Es ist mit dem Gebersignal in Phase.The electrical received signal of the acoustic receiver converter is fed back to the drive electronics of the transmitter. It is in phase with the encoder signal.

Durch Rückkopplung wird die Frequenz des Gebers entsprechend der temperaturabhängigen Resonanzfrequenz der Probe nachgeführt. Die Resonanzfrequenz des Systems ergibt sich nach der BeziehungBy feedback, the frequency of the encoder is tracked according to the temperature-dependent resonance frequency of the sample. The resonance frequency of the system is determined by the relationship

c(T)c (T)

Vr =Vr =

2d(T) wobei c(T) die temperaturabhängige Schallfrequenz der Probe und 2d(T) die temperaturabhängige Dicke der Probe ist.2d (T) where c (T) is the temperature-dependent sound frequency of the sample and 2d (T) is the temperature-dependent thickness of the sample.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to a drawing.

Die Fig. zeigt die Anordnung im schematischen Aufbau. Auf einem Proben halter 1 ist in einer entsprechenden Öffnung die Probe 2 aufgelegt, wobei die zu beschichtende Seite nach unten weist. Auf der Probenrückseite sind der akustische Geber 3 und ein Empfänger 4 aufgebracht. Sie werden im Ausführungsfall von einem in einer Haltebrücke 6 geführten Gewindestift 5 an die Probenrückseite gepreßt. Als mögliche Ausführungsform kommtauch das Diffusionsschweißen zum Einsatz. Die Zuführung des HF-Signals an den Geber 3 ist nicht dargestellt, ebenso wie die Auswerteelektrik.The figure shows the arrangement in a schematic structure. On a sample holder 1, the sample 2 is placed in a corresponding opening, wherein the side to be coated facing down. On the back of the sample, the acoustic encoder 3 and a receiver 4 are applied. They are pressed in the case of execution of a guided in a holding bridge 6 threaded pin 5 to the back of the sample. As a possible embodiment, diffusion welding is also used. The supply of the RF signal to the encoder 3 is not shown, as well as the evaluation.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Anordnung zur Temperaturmessung, bei der akustische Wandler zur Analyse von Oberflächenwellen vorhanden sind, gekennzeichnet dadurch, daß akustische Geber- und Empfängerwandler auf der Probenrückseite vorgesehen sind, daß die Wandler mechanisch befestigt oder diffusionsgeschweißt sind.1. An arrangement for temperature measurement, in which acoustic transducers for the analysis of surface waves are present, characterized in that acoustic transducer and receiver transducers are provided on the sample back, that the transducers are mechanically attached or diffusion welded. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die akustischen Wandler aus LiNbO₃ bestehen, daß für die Zuführung von HF-Signalen Schleifkontakte oder eine kapazitive Kopplung vorgesehen sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the acoustic transducers consist of LiNbO ₃ , that sliding contacts or a capacitive coupling are provided for the supply of RF signals.