Устройство для напыления пленок Советский патент 1991 года по МПК H01L21/02 G01B11/06 

Изобретение относится к технологическому оборудованию и может быть использовано в производстве электронной техники при изготовлении микросхем при напылении материалов на кристаллы.

Целью изобретения является повышение воспроизводимости напыляемых пленок по толщине и повышение точности контроля за счет устранения ошибок, связанных с флуктуациями скорости осаждения напыляемых слоев,

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства,

Устройство содержит поворотный столик 1, кварцевый резонатор 2 с подвижной заслонкой 3, регулятор 4 движения свидетеля, прозрачный подвижный свидетель 5, фотоприемник 6, источник 7 оптического

излучения, реле 8 заслонки кварцевого резонатора, испаритель 9, счетчик 10 маркировочного сдвига частот, задатчик 11 счетчика, блок 12 питания испарителя, тиристор 13, усилитель 14 фотоприемника, масштабный усилитель 15, измеритель 16 частоты кварцевого резонатора, задатчик 17 маркировочного сдвига частот и реле 18 времени.

Устройство работает следующим образом.

Поворотный столик 1 с кварцевым резонатором 2, закрытым подвижной заслонкой 3, подвергается запылению потоком материала формируемой пленки. Часть этого же потока оседает на прозрачный свидетель 5, оптическая плотность которого контролируется с помощью фотоприемника 6, регистрирующего оптическое излучение, генерируемое источником 7.

Перед началом формирования пленок включают блок 12 питания испарителя. Нагревающийся испаритель 9 разогревает помещенный в нем испаряемый материал до температуры кипения и пары материала образуют поток распыляемых частиц, который в начальной стадии нагрева является нестабильным. В это время измерительная часть устройства выключена, а подвижная заслонка 3 кварцевого резонатора 2 находится в закрытом положении. Затем включается источник 7 оптического излучения, фотоприемник 6 с усилителем 14 и с помощью регулятора движения 4 свидетеля свидетелю 5 задают равномерное перемещение. После стабилизации режима распы- ления, которое определяется постоянностью сигнала усилителя 14 фотоприемника, устанавливают оптимальную скорость движения свидетеля 5 с помощью регулятора 4 движения свидетеля. Оптимальной для проведения процесса измерения скоростью является такая скорость, при которой сигнал, регистрируемый усилителем 14 фотоприемника, является минимальным. После этого включается измерительная часть устройства, открывается подвижная заслонка кварцевого резонатора 2 и начинается процесс измерения толщины пленки. На кварцевом резонаторе 2 происходит рост пленки. В процессе осаждения пленки на кварцевом резонаторе 2 изменяется масса резонатора 2, возникает сдвиг резонансной частоты, который регистрируется измерителем 16 частоты кварцевого резонатора. Величина сдвига резонансной частоты передается измерителем 16 частоты на задатчик 17 маркировочного сдвига частот. При достижении оптимальной для измерена заранее заданной величины маркировочного сдвига частот задатчик 17 маркировочного сдвига частот посылает через реле заслонки 8 команду на привод заслонки 3, и заслонка 3 перекрывает кварцевый резонатор 2 от дальнейшего запыления. Параллельно с этим задатчик 17 маркировочного сдвига частот посылает команду не реле 18 времени, которое было включено одновременно с задатчиком 17

маркировочного сдвига частот. При этом, реле 18 времени фиксирует период, требуемый для получения маркировочного сдвига частот. Одновременно с этим реле 18 времени, подключенное к масшатабному усилителю 15, воспринимает ригнал от усилителя 14 фотоприемника через масштабный, усилитель 15. При наличии нестабильности сигнала от усилителя 14 фотоприемника, которая может возникнуть от тепловой инерционности испарителя 9, реле 18 времени, соединенное с масштабным усилителем 15, воспринимает сигнал, нестабильность которого обратно пропорциональна нестабильности сигнала усилителя 14 фотоприемника.

При этом в требуемом масштабе изменяется период работы реле 18 времени. В результате этого погрешности в измерении, вызванные нестабильностью сигнала усилителя 14 фотоприемника, не возникают. Счетчик 10 маркировочного сдвига частот, воспринимая команды от задатчика 17 маркировочного сдвига частот и реле 18 времени, считает число циклов, требуемых для получения маркировочного сдвига частот и,

таким образом, измеряет толщину пленки, формируемой в процессе напыления. Задатчик 11 счетчика снабжен устройством для установки толщины пленки, требуемой для изготовления. При получении заданной толщины задатчик 11 счетчика, подключенный к счетчику 10 маркировочного сдвига частот, выдает команду на отключение процесса напыления.

При применении предлагаемого устройства, повышается практическая эффективность изготовления покрытий и уменьшается процент брака за счет более точного их изготовления, значительно увеличивается производительность труда при

изготовлении пленок, получившем большое распространение в разных областях науки и техники, в ток числе в массовом производстве, в связи с тем, что отпадает надобность в сложной калибровке, требуемой для определения физических характеристик различных распыляемых материалов.

Формула изобретения

Устройство для напыления пленок, содержащее поворотный столик, испаритель с блоком питания, систему регистрации, включающую прозрачный свидетель с неподвижным экраном, имеющим отверстие, регулятор движения свидетеля, усилитель, фотоприемник и источник оптического излучения, общая ось симметрии которых проходит сквозь отверстие в неподвижном экране, отличающееся тем, что, с целью повышения воспроизводимости напыляемых пленок по толщине и повышения их качества за счет точности контроля, в систему регистрации введен датчик, выполненный в виде кварцевого резонатора, между ним и испарителем установлена подвижная заслонка, снабженная реле, блок обратной связи, выполненный в виде тиристора, за- датчик маркировочного сдвига частот, реле

времени, масштабный усилитель, счетчик маркировочного сдвига частот, задэтчик счетчика и измеритель частот, причем выход фотоприемника через усилитель электрически соединен с входами масштабного усилителя и управляющим электродом тиристора, катод которого подключен к блоку питания испарителя, выход кварцевого резонатора через измеритель частот и задатчик маркировочного сдвига частот электрически соединен с входами реле времени, счетчика маркировочного сдвига частот и реле заслонки, входы счетчика маркировочного едвига частот, в свою очередь, электрически соединены с выходами задатчика счетчика и реле времени, второй вход которого электрически связан с выходом масштабного усилителя.

20

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано при изготовлении микросхем, в лазерной технике при напылении материалов на кристаллы. Цель изобретения - воспроизводимость напыляемых пленок по толщине и повышение точности контроля. Устройство содержит датчик, выполненный в виде кварцевого резонатора с измерителем частоты, датчик с прозрачным для светового потока свидетелем, установленным с возможностью калибруемого равномерного его движения и снабженным стационарным экранам со щелью, испаритель с его блоком питания, источник светового потока, фотоприемник с усилителем, блок обратной связи между усилителем фотоприемника и блоков питания испарителя. В устройстве кварцевый резистор установлен в области размещения подложек в качестве маркера сигнала фотоприемника и снабжен заслонкой с приводом, блок обратной связи выполнен в виде тиристорного устройства, введены регулятор движения свидетеля, за- датчик маркировочного сдвига частот, реле времени, реле заслонки, масштабный усилитель, счетчик маркировочного сдвига частот и задатчик счетчихг. Использование кварцевого резонатора в качестве маркера сигнала фотоприемника, полученного путем регистрации интенсивности светового потока, который проходит через равномерно движущийся прозрачный свидетель с осаждающейся в нем пленкой, позволяет производить калибровку сигнала фотоприемника и, следовательно, с помощью этого сигнала измерять скорость осаждения пленки и более строго, соблюдать пропорциональность между уходом резонансной частоты кварца и ростом толщины плёнки. 1 ил. С 4 О (Я О 00

,4П

14

/

8

Т

ЖП л

7J