Устройство для измерения толщины тонких пленок

 

С

Ю. И. Осипов, В. Д. Матвеев и Ю. М. Щекачихин (72) Авторы изобретения (11) Заявитель

Кировский политехнический институт (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКИХ

ПЛЕНОК

Изобретение относится к средствам, предназначенным для измерения толщины тонких полупроводниковых, магнитных, диэлектрических, металлических пленок, напыляемых на поверхность подложки при изготовлении микроэлектронных элементов.

Известен кварцевый генератор толщины пленок, включающий эталонный кварцевый генератор, измерительный кварцевый генератор, преобразователь частоты, связанный входом с выходом

10 эталонного и измерительного генераторов, и кварцевый датчик (1).

Недостатком такого устройства является сложность его применения в высоковакуумных

tô установках, чувствительность измерительного датчика к изменению температуры, а также малый срок .эксплуатации измерительного кварцевого датчика.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения толщины тонких пленок, содержащее последовательно соединенные ионизационный манометр с блоком питания, фильтр, интегрирующий усилитель и регистра2 тор, подвижный затвор и генератор, мехаиичес. ки связанный с затвором (2).

Однако такое устройство недостаточно точно из-эа нестабильности частоты колебаний затвора.

Эта нестабильность обусловлена механической системой модуляции потока, резонансные характеристики которой меняются в зависимости от изменения температуры окружающей среды, времени эксплуатации, из-за изменения массы затвора, обусловленной осязанием молекул потока, а также из-эа конструктивных и технологических трудностей передачи движения в высо» ковакуумную систему.

Цель изобретения — повышение точности Ю. мерен ий.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком управления, юищ ко. торого подключен к выходу генератора„а выход —, к управляющему входу интегрирующего усилителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержкг ионизационный мапо. метр 1, блок 2 питания, фильтр 3, подвижный

870917 ао

Т = ) Т

1 1 затвор 4, генератор 5, блок 6 управления, интегрирующий усилитель 7 и регистратор 8. Выход блока 2 питания подключен к питающим входам ионизационного манометра 1, выход которого через фильтр 3 подключен к сигнальному входу интегрирующего усилителя 7, к выходу которого подключен регистратор, а подвижный затвор 4, расположенный перед входным отверстием иоиизационного манометра, подключен к генератору 5 и к входу блока 6 управления, выход которого подключен к управляющему входу интегрирующего усилителя 7.

Устройство работает следующим образом, Под действием генератора 5 подвижный затвор 4 приводится в движение с частотой Ю.

Поток молекул, осаждаемый на подложку, модулируемый подвижным затвором 4, частично попадает через входное отверстие в ионизационный манометр и создает переменный ионный ток на его выходе. Этот ток через фильтр 3, отделяющий переменную составляющую тока от постоянной, поступает на сигнальный вход интегрирующего усилителя 7, постоянная времени которого регулируется по управляющему входу сигналом с выхода блока 6 управления.

Блок управления постоянно измеряет частоту колебаний подвижного затвора 4 и вырабатывает сигнал изменения ("машинного времени") интегрирования интегрирующего усилителя 7 тания". образом, чтобы 30

Щот = М4Т1 где N0- расчетное (опорное) значение частоты колебаний затвора;

Т вЂ” реальное время напыления пленки, 1 ,Ф вЂ” реальная частота колебаний затвора; З5

Т вЂ” "машинное" время интегрирования, Величина "машинного" времени интегрирования сигнала интегрирующего усилителя 7 равна:

Величина отклонения ЛТ "машинного" вреФ мени интегрирующего усилителя 7 от реального вырабатываемого в блоке 6 управления, равна

ЬТ= T(l — ©) °

Щ

Следовательно, изменение текущей частоты колебаний затвора вызывает изменение"машинного" времени интегрирования сигнала с иониэационного манометра 1 таким образом, что ошибка измерения из-эа изменения колебаний затвора 4. сводится к нулю.

В предлагаемом устройстве, по сравнению с известным, увеличивается точность измерения толщины пленки при напылении на подложку, так как исключается одна из погрешностей из-за нестабильности модуляции потока молекул механическим подвижным затвором в процессе эксплуатации устройства. Это позволит увеличить точность воспроизведения заданных свойств пленки при применении ее в системах контроля и регулирования технологических процессов изготовления тонкопленочных элементов.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины тонких пленок, содержащее последовательно соединенные ионизационный манометр с блоком питания, фильтр, интегрирующий усилитель и регистратор, подвижный затвор и генератор, механически связанный с затвором, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком управления, вход которого подключен к выходу генератора, а выход — к управляющему входу интегрирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР У 369372, кл. G 01 В 7/06, 1973.

2. Шварц. Метод измерения и регулирования скорости испарения вещества при напылении в вакууме. — "Приборы и техника эксперимента", И - 2, 92, 1961, фиг. 1((прототип).

870917

Составитель В. Парнасов

Техред А. Бабинец Корректор О. Билак

Редактор Ж. Рожкова

Поддисное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8415/9 Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5.