薄膜厚さモニター

薄膜厚さモニター、堆積速度コントローラーなどは、高真空および超高 真空システムで使用される一連の機器です。これらの機器は、薄膜が作られた後だけでなく、まだ堆積されている間に薄膜の厚さを測定でき、一部の機器は、最終的な薄膜の厚さ、堆積速度、またはその両方を制御できます。当然のことながら、プロセスの一部を制御するデバイスはコントローラーと呼ばれ、プロセスを単に監視するデバイスはモニターと呼ばれる傾向があります。

このような機器のほとんどは、センサーとして水晶振動子マイクロバランスを使用しています。光学測定が使用されることもあります。これは、堆積されるフィルムが薄膜光学デバイスの一部である場合に特に適しています。

厚さモニターは、センサー上に堆積した材料の量を測定します。ほとんどの堆積プロセスには、少なくともある程度の方向性があります。センサーとサンプルは、通常、堆積源から同じ方向にあることはできません (同じ方向にあると、ソースに近い方がもう一方の影になります)。また、同じ距離にあることさえありません。したがって、材料がセンサー上に堆積する速度は、サンプル上に堆積する速度と同じではない場合があります。2 つの速度の比率は、「ツール係数」と呼ばれることがあります。慎重に作業するには、ツール係数をチェックする必要があります。ツール係数は、事後にいくつかのサンプル上に堆積した材料の量を測定し、厚さモニターが測定した量と比較します。 このために、フィゾー干渉計がよく使用されます。薄膜の厚さと特性に応じて、表面プロファイラー、エリプソメトリー、二重偏光干渉計、サンプルの断面の走査型電子顕微鏡など、他の多くの手法が使用される場合があります。多くの厚さモニターとコントローラーでは、堆積を開始する前にツール係数をデバイスに入力できます。

正しいツール係数は次のように計算できます。

${\displaystyle F_{m}=F_{i}\,{\frac {T_{m}}{T_{i}}}}$

ここで、F _iは初期のツール係数、T _{i は}機器によって示されたフィルムの厚さ、T _{m は}実際に独立して測定された堆積フィルムの厚さです。ツール係数が事前に設定されていないか、以前に使用されていない場合、F _{i は}1 になります。

• ミルトン・オーリング (2001)。『薄膜の材料科学』（第2版）。アカデミック・プレス。  0-12-524975-6出版社