DE2219622A1 - Verfahren und Anordnung zum Bestimmen der Dicke einer Schicht dielektrischen Materials während ihres Anwuchses - Google Patents

Verfahren und Anordnung zum Bestimmen der Dicke einer Schicht dielektrischen Materials während ihres Anwuchses

Info

Publication number
DE2219622A1
DE2219622A1 DE19722219622 DE2219622A DE2219622A1 DE 2219622 A1 DE2219622 A1 DE 2219622A1 DE 19722219622 DE19722219622 DE 19722219622 DE 2219622 A DE2219622 A DE 2219622A DE 2219622 A1 DE2219622 A1 DE 2219622A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arrangement
layer
thickness
transducer
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19722219622
Other languages
English (en)
Other versions
DE2219622B2 (de
DE2219622C3 (de
Inventor
Jean Evreux Eure; Vacon Yannick Ie Rueil; Pompei (Frankreich)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE2219622A1 publication Critical patent/DE2219622A1/de
Publication of DE2219622B2 publication Critical patent/DE2219622B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2219622C3 publication Critical patent/DE2219622C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C23C14/545Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/08Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means
    • G01B7/085Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means for measuring thickness of coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Dr. Herbert Schol« FPHN.
Pa(entanw«It BOSS/RV
Anmelder: H. V. Philips' Gloeilampenfabrieken
Akte No. PHH- 5829
Anmeldung vom: 20. April 1972
Verfahren und Anordnung zum Bestimmen der Dicke einer Schicht dielektrischen Materials während ihres Anwuchses.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Dicke einer dünnen Schicht dielektrischen Materials während des Anbringens dieser Schicht durch Kathodenzerstäubung auf Substraten, die sich auf einer irägerelektrode befinden, in einem Raum, in dem eine Gasentladung aufrechterhalten wird, so dass der Raum wenigstens teilweise mit einem Plasma gefüllt ist.
Es sind verschiedene Verfahren zum Messen der Dicke einer dünnen Schicht während der Bildung dieser Schicht bekannt, wenn diese durch ein anderes Verfahren als Kathodenzerstäubung* beispielsweise durch Aufdampfen in Vakuum, gebildet wirdο
Die komplizierte physikalisch© und chemische Beschaffenheit des zwischen den Elektroden einer Kathodenzerstlufoungsanordnung. gebilde-
209847/0722 original iNSfectbd
-2- FPKN. 562'·.),
ten Plasma$,insbesondere in der Mhe der. Trägerelektrode, wo die dünne Schicht gebildet wird, und die mit der Entladung einhergehenden Lichterscheinungen erschweren es in hohem Masse, den Anwuchs der Schicht zu beobachten. Diese Beobachtung ist besonders schwierig, wenn die zu bildende Schicht aus dielektrischem Material besteht.
Entsprechend einem bekannten Verfahren wird die Dicke einer dünnen Schicht dielektrischen Materials während ihres Anwucb ;ü mit einer von den Umständen abhängigen, mehr oder weniger grossen Genauigkeit durch Techniken bestimmt, die auf Lichtinterferenz beruhen: Ein Lichtbündel mit bekannter Zusammensetzung wird unter einem bestimmten Einfallswinkel auf das Substrat gerichtet, auf dem die Schicht gebildet wird. Das reflektierte Licht gelangt auf einen geeichten Detektor, der das Licht registriert und der die Maxima und Minima in der Intensität des reflektierten Lichtes anzeigt, die dann entstehen, wenn sich die durch das Substrat und durch die Oberfläche der gebildeten Schicht reflektierten Lichtbündel vereinigen.
Der Nachteil eines derartigen Verfahrens, wenn es bei Kathodenzerstäubung angewendet wird, besteht darin, dass es beinahe unvermeidlich ist, dass der Detektor das fortwährend durch die Gasentladung ausgesandte Licht auffängt und aufzeichnet.
Ausserdem ändert sich die Intensität dieses Lichts stark mit den Eigenschaften der Gasentladung, während sich die spektrale Zusammensetzung des Lichts auch je nach der Art der im Zerstäubungsraum vorhandenen Gase ändert.
Man hat versucht, diese Nachteile zu beseitigen, indem man dem Detektor Filteranordnungen zuordnete, die das Licht der Messquelle von dem durch die Entladung gebildeten Licht trennen sollen; trotz ihres komplizierten Aufbaue sind diese Filteranordnungen jedoch nicht in der
2098A7/0722
-3- · PPHN. 5829.
Lage, die Nachteile vollständig zu beseitigen.
Diese Nachteile verursachen selbstverständlich Messfehler hinsichtlich der Schichtdicke, und diese Messfehler sind um so grosser, je komplizierter die Zusammensetzung des Entladungsgases ist.
Andererseits kann das: Messverfahren durch Reflexion nur für Schichten mit geringer Dicke angewendet werden, durch welche Schichten hindurch das einfallende Licht bis zur Oberfläche des darunter liegenden Substrats durchdringen kann.
Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, um mit Hilfe einer einfachen Anordnung die Dicke einer durch Kathodenzerstäubung gebildeten dünnen Schicht dielektrischen Materials unabhängig von den zur Bildung dieser Schicht erforderlichen Arbeitsunständen fortwährend leicht und genau bestimmen zu können.
Die Erfindung beruht auf der Einsicht, dass zwischen der Unterseite einer dünnen dielektrischen Schicht einerseits, welche Unterseite mit einer TrUgerelektrode einer Kathodenzerstäubungsanordnung in elektrischem Kontakt steht, und der dem bei der Entladung entstandenen Plasma zugekehrten Oberseite der erwähnten Schicht andererseits ein Potentialunterschied besteht, der bei übrigens gleichbleibenden Umständen von der Dicke der Schicht abhängt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe der Trägerelektrode und in einer ungefähr parallel dazu verlaufenden Ebene ein Aufnehmer im Plasma angeordnet ist, der aus einer Isolierplatte besteht, die zwei leitende Gebiete aufweist, von denen das erste der Kathodenzerstäubung ausgesetzt wird, während das zweite davon abgeschirmt wird, und dass Potentialunterschiede zwischen den beiden erwähnten Gebieten untereinander und zwischen dem ersten Gebiet und einem
209847/0722
-4- FPHN. 5829.
Bezugspotential gemessen werden.
Vorzugsweise bestehen die Isolierplatte und die Substrate aus demselben Material.
Durch die Anordnung des Aufnehmers, wobei eines der beiden leitenden Gebiete der Kathodenzerstäubung ausgesetzt wird, wird dieses Gebiet mit einer dünnen Schicht dielektrischen Materials bedeckt, die der sich auf den Substraten niederschlagenden Schicht entspricht, während das durch den Schirm abgeschirmte zweite Gebiet unbedeckt bleibt.
Das elektrische Potential des mit der Schicht bedeckten Gebiets ändert sich als Punktion der Schichtdicke, während sich das Potential des unbedeckten Gebiets auf einen bestimmten Wert einstellt, der "Schwebepotential" genannt wird.
Die Dicke der dünnen Schicht wird dadurch bestimmt, dass gleichzeitig der Potentialunterschied zwischen den beiden leitenden Gebieten und der Potentialunterschied zwischen dem mit der Schicht bedeckten Gebiet und einem Sezugspotential gemessen wird, welches Bezugspotential beispielsweise das Potential der Trägerelektrode ist, die sich in der Nähe des Aufnehmers befindet. Die Dicke kann dann mit einer einfachen Formel errechnet werden, wie später anhand der Figuren beschrieben wird.
Das erfindungsgemässe Messverfahren ist mithin einfach, und darin besteht der erste Vorteil der Erfindung.
Der zweite Vorteil besteht darin, dass mit diesem Verfahren ohne Rücksicht auf die Umstände, in denen die Gasentladung stattfindet, und ohne Rücksicht auf die Art des Gases oder des Gasgemisches im Zerstäubungsraum genaue Messungen ausgeführt werden können. Ausserdem ist die Messung unabhängig von der Intensität und der spektralen Zusam-
209847/0722
-5- PPHN. 5829-.o
mensetzung des Lichts bei der Gasentladung, womit ein deutlicher Fortschritt in bezug auf die bisher üblichen Verfahren erzielt ist.
Ein dritter Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass eine sehr einfache Anordnung ausreicht, die leicht herstellbar und preisgünstig ist.
Entsprechend einer ersten Ausführungsform eines zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens erforderlichen Aufnehmers befinden sich die beiden leitenden Gebiete auf derselben Seite der Isolierplatte. Die andere Seite dieser Platte kann direkt auf der Träger- '· elektrode angeordnet werden.
Entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Messanordnung befindet sich eines der beiden leitenden Gebiete auf einer Seite.der Isolierplatte und das zweite auf der anderen Seite. Wenn die Platte in der Nähe der Trägerelektrode und etwa parallel dazu angeordnet wird, ist das der trägerelektrode zugekehrte leitende Gebiet gegen den durch die Kathodenzerstäubung verursachten Niederschlag abgeschirmt. Bei einer auf diese Art und Weise ausgeführten Anordnung ist es mithin nicht erforderlich, einen gesonderten Schirm anzuwenden, da die Isolierplatte selbst als Schirm dient. Demgegenüber ist es nicht mehr möglich, die Platte auf der Trägerelektrode anzuordnen. Es ist eine gesonderte Befestigungsanordnung für die Platte erforderlich.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigern
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Aufnehmers zum Ausführen des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 einen auf schematische Art und Weise dargestellten Längsschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Aufnehmer mit einem ober-
209847/0722
-6- FPHNi 5829.
halb desselben angeordneten Schirm,
Fig. 5 eine Darstellung des Aufnehmers entsprechend Fig. 2, wobei die wesentlichen elektrischen Kapazitäten dargestellt sind, die· bei der Anwendung der Messanordnung .berücksichtigt werden müssen,
Fig. 4 eine schematische Barstellung des in Fig. 3 wiedergegebenen elektrischen Netzwerks,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsfer. . ines Aufnehmers zum Ausführen des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch den in Fig. 5 dargestellten Aufnehmer,
Fig. 7 die wesentlichen elektrischen Kapazitäten, die bei der Anwendung der Messanordnung berücksichtigt werden müssen, welche mit dem in Fig. 6 dargestellten Aufnehmer in der Nähe einer Trägerelektrode verstehen ist, und
Fig. 8 eine schematische Darstellung des in Fig. 7 wiedergegebenen elektrischen Netzwerks.
Der in Eig. 1 und 2 dargestellte Aufnehmer besteht aus einer Isolierplatte 10, deren Seite 10a mit zwei Gebieten 11 und 12 versehen ist, die aus einer beispielsweise aufgedampften Schicht aus leitendem Material bestehen und in bezug aufeinander isoliert sind. Über gleichfalls aus leitendem Material bestehende Spuren 13 und 14 kann ein elektrischer Kontakt zu den Gebieten 11 und 12 hergestellt werden.
Das Material, aus dem die Platte 10 besteht, ist beispielsweise poliertes Glas, wie ei üblicherweise in der Technik der dünnen Schichten angewendet wird. Vorzugsweise besteht die Platte 10 jedoch aus demselben Material wie die Substrate, auf denen durch Kathodenzerstäubung eine Schicht vorgesehen wird. Hierdurch werden Messfehler verhindert, die
209847/0722
-7- - FPHN, 5829.
u.a. infolge der für verschiedene Materialien Verschiedenen Sekundäremi ssions-Koeffizienten auftreten können.
Die Art des leitenden Materials, das die Gebiete 11 und 12 und die Spuren 13 und I4 bildet, hängt von der Zusammensetzung der zu betrachtenden dünnen Schicht einerseits und von den in dein bei der Entladung gebildeten Plasma vorhandenen Gasen andererseits ab. Vorzugsweise verwendet man Nickel, das in einer reaktiven Umgebung leicht passiviert wird. ,
Vorzugsweise" wird die Unterseite 10b des Aufnehmers auf einer Metallplatte 15 angeordnet, die auf einem konstanten Potential gehalten wird in bezug auf die Masse des elektrischen Generators, der die Entladung der Zerstäubungsanordnung aufrechterhält. Diese Platte ist beispielsweise die Trägerelektrode, auf der zugleich die Substrate angebracht werden.
Die Spuren I3 und 14 sind mit den Anschlussdrähten 1b und 17 verbunden, die bis ausserhalb des Raumes verlaufen, in dem die Gasentladung stattfindet. Diese Drähte 16 und 17 sind-von einer isolierenden Bekleidung 18 umgeben, die beispielsweise aus Emaille oder Aluminiumoxyd besteht, deren Eigenschaften sich unter Einfluss der Entladung nicht ändern. Der Draht 16 muss über seine Gesamtlänge im Gasentladungsraum isoliert sein, um zu verhindern, dass bestimmte Teile der Drahtoberfläche^ die mit einer dünnen Schicht des zerstäubten Materials unregelmässig bedeckt werden könnten, mit dem Plasma in Berührung bleiben. Hierzu schirmt man die Kontaktstelle zwischen der Spur 13 und dem Draht 16 sowie den blanken Teil des Drahtes 16 beispielsweise mittels einer dünnen Aluminiumoxydschicht ab.
An der Aussenseite des Entladungsraums sind die Drähte 16.
209847/0722
-8- FPHN. 5829.
und 17 mit einem ersten Voltmeter 19 verbunden. Der Draht 16 ist ferner über ein. zweites1 Voltmeter 20 mit einem Punkt verbunden, der sich auf einem festen Bezugspotential befindet. In diesem Ausführungsbeispiel wird dieser Punkt durch die Trägerelektrode 15 gebildet. Da die Trägerelektrode in Kathodenzerstäubungsanordnungen im allgemeinen unmittelbar· mit der Masse der Anordnung verbunden ist, ergibt die Verbindung zwischen dem Voltmeter 20 und der Trägerelektrode kein einziges praktisches Problem.
Die Voltmeter 19 und 20 sind Gleichspannungsinstrumente.
Sie müssen mit einem geeigneten Filter versehen werden, wenn die Gasent- j
ladung nicht ausschliesslich durch ein elektrisches Gleichstromfeld aufrechterhalten wird.
In dem Raum, in dem die Kathodenzerstäubung stattfindet, wird das leitende Gebiet 11 der Kathodenzerstäubung ausgesetzt, was zur Folge hat, dass es mit einer Schicht 21 bedeckt wird, während das leiten-
i de Gebiet 12 durch einen (in Fig. 1 gestrichelt dargestellten) Schirm 22
gegen die Kathodenzerstäubung geschützt wird.
Vorzugsweise ist der Schirm 22 elektrisch isoliert, so dass er keinen nennenswerten Einfluss auf die Potentialverteilung in der Nähe des Aufnehmers hat. Wenn der Schirm nicht aus magnetischem Material hergestellt ist, hat er nahezu keinen Einfluss auf die Gasentladung. Ura das Isolationsproblem zu vereinfachen, wählt man vorzugsweise einen Schirm aus Glas oder einem keramischen Material.
Bei Versuchen mit. der beschriebenen Anordnung hat sich gezeigt, dass die Abmessungen der Elemente dieser Anordnung, namentlich die Abmessungen der leitenden Gebiete 11 und 12, nicht kritisch sind. Auch die Form der Gebiete 11 und 12 ist unwichtig, und die Oberflächen
209847/0722
-9- FPHN. 5829.
der Gebiete dürfen unterschiedlich sein. Die Schichtdicke der Gebiete liegt vorzugsweise zwischen 100 nm. und 500 nm.
Der Abstand zwischen dem Gebiet 12 und dem Schirm 22 liegt beispielsweise zwischen 5 mm'und 15 mm, während der Schirm parallel zur Ebene des Aufnehmers angeordnet ist (wie/der Fall ist in Fig. 1). Der Potentialunterschied zwischen einer Auftreffplatten-Elektrode und "der Trägerelektrode der Kathodenzerstäubungsanordnung liegt zwischen I5OO und 4OOO V bei einem Abstand zwischen diesen Elektroden von 35 bis 60 mm.
Das Verfahren zum Messen der Dicke einer dünnen Schicht dielektrischen Materials mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Messanordnung wird im folgenden auf einfache Weise anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.
Aus Flg. 3 geht hervor, dass das durch das leitende Gebiet 11, die dielektrische Schicht 21 (deren Dicke χ und dielektrische Konstante? beträgt) und das unbedeckte leitende Gebiet 12 gebildete System einen ersten Kondensator C bildet, wobei die Schicht 21 nit dem Gebiet 12 über das umgebende, elektrisch leitende Plasma elektrisch verbunden ist.
Der Kondensator C bildet zusammen mit verschiedenen
anderen Kondensatoren ein Netzwerk. Die wichtigsten dieser anderen Kondensatoren sind der Kondensator C1,' der mit dem Kondensator C parallel geschaltet ist und dessen Dielektrikum durch das Material der Platte 10 gebildet ist, der Kondensator C_ (dessen Elektroden durch das Gebiet.11 und den Draht 16 einerseits und die Platte I5 andererseits gebildet werden) und der Kondensator C, (dessen Elektroden durch das Gebiet 12 und den Draht 17 einerseits und die Platte 15 andererseits gebildet werden).
209847/0722 . .
-10- < FPHN. 5829.
Das durch die erwähnten Kondensatoren gebildete netzwerk ist in Pig. 4 schematisch dargestellt. Das Problem beim Bestimmen der Dicke χ der dünnen Schicht 21 kann auf das Bestimmen der Dicke des Dielektrikums des flachen Kondensators C zurückgeführt werden. Betrachtet werden nun die beiden Kondensatoren C und C0. (Der Kondensator C1 kann vernachlässigt werden wegen seiner in bezug auf den Kondensator C j verhältnismässig kleinen Kapazität). Am Kondensator C steht ein Pote1· tialunterschied
0 , wobei Ve das Potential des mit der Schicht ο I ο
bedeckten leitenden Gebiets 11 und V„ das "Schwebepotential" des leitenden Gebiets 12 ist, das mit dem Plasma in Berührung ist. (Es ist bekannt, dass jede isolierte Oberfläche, die sich in dem bei einer Gasentladung gebildeten Plasma befindet, ein bestimmtes elektrisches Potential annimmt, das "Schwebepotential" genannt.wird. Sowohl die an das Plasma grenzende Oberfläche der Schicht 21 als auch das leitende Gebiet 12 haben dieses Schwebepotential). D&s Voltmeter 19 misst den Wert I V„ - V_ j . Vg - \r c j , wobei V_ das feste Bezugspotential ist, in diesem Fall das Potential der Trägerelektrode 15. Das Voltmeter 20 misst den Wert
vs-vo
Da die Kondensatoren C und C in Reihe geschattet sind,
ist: j
. ί
|VF - VS - C2 · !
V _ V
vs vol
V - V woraus hervorgeht, dass C = C9 . IS Ol ist.
x 1V - V I
I-El O j
1 1
Wenn man den Kondensator C einem flachen Kondensator
A.
gleichstellt, dessen Elektrodenoberfläche gleich S ist, so gilt ausserdec
dass 1 £ |V - Vo|
" " ist,
209847/0722
»11- FPHK. 5829.
woraus hervorgeht, dass:
ε , k-vol .
-r: = k. -rr ^r- ist, wobei k = C_ . ^~ ist.
X I Vp - Vg ^b
In Wirklichkeit ist die Formel für die Konstante k komplizierter, als sich bei der Betrachtung der obenstehenden Formel zeigt. Der Vert von k hängt von den Werten der verschiedenen vorhandenen Kapazitäten ab, und diese Werte hängen ihrerseits u.a. von der Geometrie, von den Positionen und den physikalischen Eigenschaften der die Kessanordnung bildenden Elemente untereinander ab. Es ist übrigens möglich, einige der erwähnten Faktoren zu beeinflussen, um die Empfindlichkeit der Anordnung zu ändern.
unmittpl·»
Um aus den Messergebnissen Vn, - V0J und IV0 - V_
I £ b \ I b U
bar den Wert χ errechnen zu können, wird der Aufnehmer vorher geeicht. Hierzu bildet man eine dünne Schicht dielektrischen Materials im Gebiet 11 des Aufnehmers, wobei dieser in seiner Arbeitsstellung im Kathodenzerstäubungsraum angeordnet ist± und misst man die Werte IVn, - Vc
I * bi
's, - vo
in dem Moment, in dem die Entladung ausgeschaltet wird. Danach misst man die Dicke x. des gebildeten dünnen Schicht-Materials, indem man ein bekanntes Messverfahren anwendet. Dieser eine Versuch reicht für die Eichung aus. Während der späteren Bildung der dünnen Schicht, deren Dicke gemessen werden soll, misst man jeweils die beiden zueinander
gehörigen Werte IV-, - V0 und Werten
und
- v,
, die durch Vergleich mit den
eine Bestimmung der Schichtdicke er
möglichen. Indem nämlich die vorstehend hergeleitete Formel für — angewendet wird, erhält man:
_ ν I 0
(1) ^- - k -^ rr—γ (Eichung)
V1 VF ~" V
11 i
2098A7/0722 .
-12- FPHN. 5829.
(2) — " k Τγ (Messung)
Wenn die Formel (1) durch die Formel (2) geteilt wird, erhält man: · ' , .
-Vl * IV
vo| |VF
woraus hervorgeht:
Man kann auf diese Weise die Werte von x,, χ., ....,X"" aus den aufeinanderfolgenden Messungen der Werte |v„ - Vc| und |vc -
I r öl I^
herleiten.
Wert und Polarität jedes der Potentiale V„, Vq und V hängen von der Polarität der Elektroden ab, die ihrerseits von der Art und Weise abhängt, in der die Gasentladung gespeist wird. (Beispielsweise mit r Wechselspannung, modulierter Spannung usw.). Dies ist der Grund, weshalb
für |V_ - V-, und \V~ - VJ absolute Werte genommen werden müssen. I Ü b| I b U|
Es sei bemerkt, dass der Potentialunterschied an Kondensator C.. konstant gleich Vp - V bleibt. In der vorstehend ausgeführten Berechnung braucht der Kondensator C, mithin nicht berücksichtigt zu werden.
Entsprechend der zweiten Ausführungsform eines Aufnehmers zum Ausführen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht dieser Aufnehmer gleichfalls aus einer Isolierplatte 10, auf der zwei leitende Gebiete und 12 vorgesehen sind. In diesem Fall befindet sich das Gebiet 11 jedoch auf der einen Seite, und das Gebiet 12 auf der anderen Seite der Platte 10. (Siehe Fig. 5 und 6). In dieeen Figuren ist das Gebiet 12 schmaler als das Gebiet 11} dieser Unterschied ist jedoch keine Notwendigkeit.
209847/0722
-13- PPHN. 5829.
Vorzugsweise befindet sich der Aufnehmer in der Nähe der
Trägerelektrode 15» die die zu bedeckenden Substrate trägt, und in einer
■■i Ebene, die zu dieser Elektrode etwa parallel ist. Auf diese Weise ist das Gebiet 11 zum Entladungsfaum der Kathodenzerstäubungsanordnung gerichtet, so dass dieses Gebiet allmählich mit einer dünnen Schicht bedeckt wird, deren Dicke gleich derjenigen der die benachbarten Substrate bedeckenden Schicht ist, während das Gebiet 12, das durch die nun als Schirm dienende Platte 10 geschützt wird, nun unbedeckt bleibt.
Abgesehen vom Aufnehmer, der eine andere Gestalt hat, entsprechen alle Elemente der Messanordnung denjenigen der anhand von Fig. und 2 beschriebenen Anordnung. Deutlichkeitshalber sind dieselben Bezugsziffern verwendet.
Ein Aufnehmer entsprechend den Pig. 5 und 6 darf nicht auf der Trägerelektrode 15 angeordnet werden,, da das leitende Gebiet 12 dann mit dieser Elektrode in Berührung wäre. Deshalb wird der Aufnehmer beispielsweise auf einem starren (nicht dargestellten) Träger angeordnet, der selbst auf der Trägerelektrode befestigt ist.
Es ist erwünscht, dass sich der Aufnehmer möglichst nahe der Trägerelektrode befindet, zumindest in der unmittelbaren Nähe der Substrate, auf denen die dünne Schicht gebildet wird. Der Abstand zwischen dem Aufnehmer und der Trägerelektrode liegt vorzugsweise zwischen 5 mm und 10 mm.
In Pig. 7 sind, völlig entsprechend Fig. 3» die Kapazitäten C , C1, Op und C, dargestellt. Auch das elektrische Schema nach Fig. 8, das aus Fig. 7 hervorgeht, ist mit dem elektrischen Schema nach Fig.« identisch, das selbst von dem Aufnehmer nach Fig. 3 hergeleitet ist.
Die für den Aufnehmer des ersten Typs angestellte Berechnung
209847/0722
-14- FFHN. 5829.
kann mithin auf dieselbe Art und Weise für den Aufnehmer des zweiten Typs ausgeführt werden. In beiden Fällen findet man dieselben Formeln zum Bestimmen der Dicke x.
Der Wert der Konstanten k kann auch bei einem Aufnehmer des zweiten Typs beeinflusst werden, was die Anpassung der Empfindlichkeit der Messanordnung ermöglicht.
209847/0722

Claims (4)

  1. -15- ■ .· FPHN. 5829,
    PATENA N SPl Ü CHE :
    1· J Verfahren zum Bestimmen der Dicke einer dünnen Schicht dielektrischen Materials während des Anbringens dieser Schicht durch Kathodenzerstäubung auf Substraten, die sich auf einer Trägerelektrode "befinden, in einem Raum, in dem eine Gasentladung aufrechterhalten wird, so dass der Baum wenigstens teilweise mit einem Plasma gefüllt ist, da4 durch gekennzeichnet, dass in der Nähe der Trägerelektrode und in' einer ungefähr parallel dazu verlaufenden Ebene ein Aufnehmer in Plasma angeordnet iet, der aus einer Isolierplatte besteht, die zwei leitende Gebiete aufweißt, von denen das erste der Kathodenzerstäubung ausgesetzt wird, während das zweite davon abgeschirmt wird, und dass Potentialunterschiede zwischen den beiden erwähnten Gebieten untereinander und zwischen dem ersten Gebiet und einem Bezugspotential gemessen werden«
  2. 2. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugspotential das Potential der Trägerelektrode ist.
  3. 3. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen im Gasentladungsraum anzuordnenden Aufnehmer enthält, der aus einer Isolierplatte besteht, deren Vorderseite zwei unabhängige, leitende Gebiete aufweist, wobei sich vor einem dieser Gebiete ein Schirm befindet.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm elektrisch isoliert ist.
    5· Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen im Gasentladungsraum anzuordnenden Aufnehmer enthält, der aus einer Isolierplatte besteht, deren beide Seiten je ein leitendes Gebiet aufweisen.
    209847/0722
DE2219622A 1971-05-11 1972-04-21 Verfahren und Anordnung zum Bestimmen der Dicke einer Schicht dielektrischen Materials während ihres Anwuchses Expired DE2219622C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR717116954A FR2136999B1 (de) 1971-05-11 1971-05-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2219622A1 true DE2219622A1 (de) 1972-11-16
DE2219622B2 DE2219622B2 (de) 1978-11-02
DE2219622C3 DE2219622C3 (de) 1979-07-05

Family

ID=9076818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2219622A Expired DE2219622C3 (de) 1971-05-11 1972-04-21 Verfahren und Anordnung zum Bestimmen der Dicke einer Schicht dielektrischen Materials während ihres Anwuchses

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3775277A (de)
JP (1) JPS5435101B1 (de)
DE (1) DE2219622C3 (de)
FR (1) FR2136999B1 (de)
GB (1) GB1386306A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0090407A1 (de) * 1982-03-29 1983-10-05 Magnaflux Corporation Vorrichtung und Verfahren zur Beschichtungskontrolle
EP0094545A1 (de) * 1982-05-17 1983-11-23 International Business Machines Corporation Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Ablagerungsgeschwindigkeit

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5380248A (en) * 1976-12-24 1978-07-15 Rohm Co Ltd Thickness measuring method of films
US4243960A (en) * 1978-08-14 1981-01-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method and materials for tuning the center frequency of narrow-band surface-acoustic-wave (SAW) devices by means of dielectric overlays
ATE7431T1 (de) * 1980-02-07 1984-05-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verfahren zur bildung eines glaesernen abstandstuecks in der magnetspalte eines magnetkopfes.
DE3401140C1 (de) * 1984-01-14 1985-08-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Dicke
ATE38897T1 (de) * 1984-02-10 1988-12-15 Praezisions Werkzeuge Ag Verfahren zur messung der partikelablagerungsmenge auf einem pulverzubeschichtenden metallkoerper, vorrichtung zur ausfuehrung des verfahrens und verwendung des verfahrens.
FR2573218B1 (fr) * 1984-11-09 1987-01-02 Centre Nat Rech Scient Appareil electrique de detection et caracterisation de couches faiblement conductrices posees ou deposees sur un substrat conducteur de l'electricite
DE3505387A1 (de) * 1985-02-16 1986-08-28 W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau Sensor zur messung elektrischer eigenschaften im elektrischen feld
US4626446A (en) * 1985-06-03 1986-12-02 International Business Machines Corporation Electroless plating bath monitor
GB2225855B (en) * 1988-11-05 1993-01-20 Rolls Royce Plc Capacitance probe
JP2503276B2 (ja) * 1989-07-31 1996-06-05 出光興産株式会社 昇温ガス反応測定装置
DE4031210A1 (de) * 1990-10-04 1992-04-09 Bosch Gmbh Robert Kapazitiver sensor zur messung eines kraftstoffwandfilms
US5749049A (en) * 1991-11-01 1998-05-05 Worp; Nicholas Jacob Method and apparatus for measuring the inherent capacitance of a circuit supporting substrate
US5459406A (en) * 1994-07-01 1995-10-17 Cornell Research Foundation, Inc. Guarded capacitance probes for measuring particle concentration and flow
US6543459B1 (en) * 2000-04-07 2003-04-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of determining an end point for a remote microwave plasma cleaning system
CN103981505B (zh) * 2014-05-06 2016-04-13 京东方科技集团股份有限公司 一种监控装置
CN114473844B (zh) * 2021-12-31 2023-09-29 华海清科股份有限公司 一种膜厚测量装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2824281A (en) * 1954-02-26 1958-02-18 Gen Electric Method and apparatus for measuring thickness
US2978364A (en) * 1956-03-05 1961-04-04 Fairchild Camera Instr Co Automatic control system for precision resistor manufacture
US3278843A (en) * 1962-10-01 1966-10-11 Hughes Aircraft Co Thickness rate monitoring system for depositing dielectric films
US3350941A (en) * 1965-05-20 1967-11-07 Johnson Service Co Humidity sensing element
US3493484A (en) * 1965-09-01 1970-02-03 Rodney Berg Gas detecting apparatus
US3614606A (en) * 1969-04-04 1971-10-19 John A Schmidt Capacitive-coupled probe for measuring potentials in a plasma
US3591479A (en) * 1969-05-08 1971-07-06 Ibm Sputtering process for preparing stable thin film resistors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0090407A1 (de) * 1982-03-29 1983-10-05 Magnaflux Corporation Vorrichtung und Verfahren zur Beschichtungskontrolle
EP0094545A1 (de) * 1982-05-17 1983-11-23 International Business Machines Corporation Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Ablagerungsgeschwindigkeit

Also Published As

Publication number Publication date
US3775277A (en) 1973-11-27
DE2219622B2 (de) 1978-11-02
JPS5435101B1 (de) 1979-10-31
FR2136999A1 (de) 1972-12-29
DE2219622C3 (de) 1979-07-05
JPS4744200A (de) 1972-12-21
FR2136999B1 (de) 1973-05-11
GB1386306A (en) 1975-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2219622A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Bestimmen der Dicke einer Schicht dielektrischen Materials während ihres Anwuchses
DE3331305C2 (de)
WO2004057281A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur kapazitätsmessung sowie einrichtung zum ermitteln des füllstandes einer flüssigkeit mit einer solchen vorrichtung
DE102007024402A1 (de) Dosimetrievorrichtung für Ladungsträgerstrahlung
DE3883995T2 (de) Drucksensor.
DE2137545C3 (de) Kapazitätsmeßsonde
DE19529645C2 (de) Ausrichtungsgenauigkeits-Meßmarken
DE2262053C3 (de) Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Parameter eines Transistors
DE2500051A1 (de) Messgeraet fuer die elektrische feldstaerke von wechselfeldern
DE202013105955U1 (de) Sensorbaustein
DE2948660A1 (de) Influenzsondenanordnung und verfahren zu ihrer herstellung
DE69201531T2 (de) Ionenimplantationsgerät mit Oberflächenpotentialmesssystem.
CH648679A5 (de) Kapazitiver muenzpruefer.
EP0780674B1 (de) Druckmessanordnung mit Schirmelektrode
AT405884B (de) Detektor zur messung der elektrolytischen leitfähigkeit
DE3617229C2 (de) Strahlungsdetektor
DE3504493A1 (de) Elektrische fuellstandsmesseinrichtung
DE3850638T2 (de) Lötstellenprüfvorrichtung durch electronische Messung der Lötstellenfläche.
DE3340104A1 (de) Vorrichtung zur sichtbarmachung von koronaentladungen zu diagnostischen zwecken
DE102004055181B3 (de) Verfahren und Anordnung zur elektrischen Messung der Dicke von Halbleiterschichten
DE102019129793A1 (de) Vorrichtung zum kapazitiven Messen des Pulverfüllstands in einer Fülleinrichtung einer Rundläuferpresse
DE876567C (de) Vorrichtung zum Messen von Gleichspannungen geringer Groesse
DE4040332A1 (de) Verfahren und sensor zur messung der elektrolytischen leitfaehigkeit von fluessigkeiten
CH238536A (de) Vorrichtung zum Messen von Gleichspannungen geringer Grösse.
DE2731752A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung kleiner abstaende

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee