JPH02245632A

JPH02245632A - 局部真空計

Info

Publication number: JPH02245632A
Application number: JP6556589A
Authority: JP
Inventors: Tsugiko Takase; つぎ子高瀬; Hideo Adachi; 日出夫安達; Takao Okada; 孝夫岡田; Hisano Shimazu; 島津　久乃; Hideo Tomabechi; 苫米地　英夫
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1990-10-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、局所的な分子線流束の強度を測定する局部
真空計に関する。

［従来の技術］ＣＶＤ、スパッタ法等の成膜技術において、薄膜形成材
料は被加工面に分子線流束として照射される。この分子
線流束の強度分布は被加工面上において一様ではなく、
一般に分子線流束の中心を通る一方向に対してガウス分
布をなしている。すなわち、分子線の強度は、照射領域
の中心部はど高く、周辺部になるにつれて弱くなる。こ
のため、薄膜の成長速度が被加工面の領域によって微妙
に異なる。成膜技術において、被加工面に照射される分
子線流束の強度分布を予め知っておくことは、ｆｆｉ要
な要件の一つである。

従来、分子線の強度は、イオンゲージによって測定され
た所定領域内での分子線の運動量から、局所的な分子線
強度として求められる。従って、分子線の強度分布は、
分子線流束に垂直な平面内で分子線流束の中心を通る一
方向について、所定領域ごとに測定された複数の局所的
な分子線強度から分布として測定される。

［発明が解決しようとする課題〕イオンゲージとしては、表面電離針、電子衝突型検出器
が使用される。表面電離計、電子衝突型検出器は分子線
の入射方向のみに開口部を有し、この開口部から検出器
内に分子線が照射される。

検出器内において入射された気体分子はイオン化され、
気体分子のイオン化によって生じる電離電流を測定する
ことによって求められた検出器内の気体の平衡圧から分
子線のもつ運動量が測定される。

表面電離針、電子衝突型検出器では、イオン電流を検出
するために、ビームの入射口の直径は少なくともｔｏｔ
ｓ程度は必要である。従って、検出器の分解能は著しく
悪い。このため、分子線強度の空間分布を測定すること
は困難である。さらに、イオンゲージで測定した分子線
の圧力は分子線以外の残留ガスの影響を受けやすい。

この発明は、分子線の入射口が小さく、圧力に対する感
度が高い小型の局部真空計を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］この発明の局部真空計は、一端に探針を有し、他端が基
板上に立設した圧電体に固定され、前記探針が基板表面
から所定圧１１１１Ｍして保持されるカンチレバーを備
え、このとき前記探針と前記基板表面との間を予めバイ
アスしてトンネル電流を所定値に一定になるようにして
おき、前記カンナ１ツバ−の自由端領域に分子線を選択
的に照射し、前記探針と前記基板表面との間に流れるト
ンネル電流の変化を検出する。

［作用］この発明の局部真空計では、探針が基板から所定距離離
れて保持されるようにカンチレバーを保持しておき、予
め、探針一基板間にバイアス電圧をかけて探針一基板間
に所定値の微少トンネル電流を流しておく。分子線照射
手段により、前記カンチレバーの先端部に分子線が照射
されると、カンチレバーは分子線の強度に比例して変位
し、結果として探針が基板に接近するので、・トンネル
電流の値は分子線の強度に比例して大きくなる。このと
きのトンネル電流の変化が電流検出手段によって検出さ
れ、結果として分子線の強度がＤＩ定される。

［実施例］第１図を参照しながら、この発明の実施例の局部真空計
について説明する。カンチレバー１は、長さ０．５ｍｍ
、幅０．１ｍｍ、厚さ１μｍの５ｉ０２の箔で構成され
ている。５ｋ０２のヤング率は５Ｘ１０”Ｎ／ｎｆであ
るから、このカンチレバー１のばね定数には次式から、ｋ−（ｈ／Ｎ　）’　／４ｘＷ−Ｅ −Ｉ　Ｘ　１Ｏ−２Ｎ／ｓとなる。カンチレバー１の先端部の下面には、直径１０
μｍ、長さ１０μｍ程度の円錐形のトンネルチップ２が
立設されている。このトンネルチップ２の先端は、プラ
チナ原子１個分が基板表面に作用するように、その曲率
半径が１１−程度の尖鋭な形状をしている。一方、カン
チレバー１の他端は、ＳＩ基板３上に立設された圧電ア
クチュエーター４の上面に固定されている。これにより
、カンチレバー１はＳｉ基板３の表面に対して平行状態
で支持され、トンネルチップ２は基板表面から所定距離
離れて保持される。この圧電アクチュエーター４は図示
しない複数の電極を備え、これらの電極に印加される電
圧によってその高さが変化する。

従って、電極の印加電圧を調節することにより、トンネ
ルチップ２と基板３との間の距離はｆＥ　意適当に変更
可能である。これら基板３．圧電アクチュエーター４．
カンチレバー１からなる構成体は覆い体５で工ｐれてい
る。この覆い体５、には、カンチレバー１の先端部の鉛
直上方の位置に、１０８ｍ　Ｘ　１０μｍの大きさの開
口部６が設けである。

この開口部６は、カンチレバー１の上面に対してほぼ垂
直な運動成分を持つ分子線のみを通過させるように機能
うする。この結果、カンチレバー１の表面に対してほぼ
垂直な運動成分のみをもつ分子線が、カンチレバー１の
先端部の所定領域に照射される。

次に分子線強度の測定について説明する。１ｏ−９〜１
（１−１゜５ｍ１１ｇ程度の真空中において、トンネル
チップ２−３１２ｉｕ板３間は、図示しない所定電圧の
電源でバイアスされている。このとき、トンネルチップ
２−８１基板３間に流れるトンネル電流が１〜２ｎＡ程
度になるように、圧電アクチュエーター４の電極に印加
する電圧を調整して、トンネルチップ２と８１基板３と
の間の距離を、ａ１節しておく。

この実施例の局部真空計に、図において上方からＩ　Ｘ
　１１０−４ｓｉｌ１程度の圧力をもつ分子線が照射さ
れると、開口部６に進入する分子線以外は覆い体５で遮
断される。この開口部６に進入する分子線のうち、カン
チレバー１に対してほぼ垂直な運動成分を持つ分子線の
みが開口部６を通過し、１０μｍ×１０μｍの分子線の
矩形ビームが形成される。この矩形ビームがカンチレバ
ー１の先端部上面でトンネルチップの位置を中心とした
１０μｍ×１０μｍの領域に照射される。このとき、カ
ンチレバー１は分子線の衝突によってＩ　Ｘ　１Ｏ−１
２Ｎ程度の力を受ける。カンチレバー１のばね定数はＩ
　Ｘ　１０−２　Ｎ７膳であるから、カンチレバー１の
先端部は１人だけ下方に変位する。すなわち、トンネル
チップ２がＳｌ基板３に１人接近する。この結果、トン
ネル電流の値が０．１〜０．２ｎ　Ａ程度増加する。

この発明では、カンチレバー１とＳｉ基板３との間に流
れるトンネル電流の変化を検出することによって、分子
線の衝突によるカンチレバー１の先端部の変位量が測定
され、この変位量からカンチレバー１が受けた力がわか
り、結果としてカンチレバー１に照射された分子線の強
度がδ−１定される。

第２図は、前述した局部真空計を０．２ｉｎ＋ピツチで
平行に配置した構成を示す。これに都もなって、覆い体
５には一方向（Ａ）にそって複数の開口部６が０．２■
−間隔で配設されている。前述したように、それぞれの
カンチレバー１の先端部には、各カンチレバー１の先端
部の上方に設けられた開口部６で形成された分子線の矩
形ビームが照射され、斉カンチレバー先端部の変位量に
伴うトンネル電流の値から分子線の強度が、０．２１ピ
ツチで配置された局部真空計ごとに測定される。すなわ
ち、分子線の強度分布が０，２■ピツチでａ−１定され
る。

なお、このとき測定される分子線の強度分布は分子線照
射方向に直交する平面内の１方向についてであるが、分
子線の強度分布は分子線流束の中心を含む１方向に関し
てガウス分布に従うので、１方向についてわかれば十分
である。もちろん、２方向について分布を測定すれば、
ガウス分布の中心位置を含めた分布を測定できる。

このように、この発明によれば、複数の分子線の強度が
０．２１間隔で測定される。すなわち、０．２ｍｍピッ
チの分解能で分子線の強度分布が測定される。

この実施例で使用したカンチレバー１のばね定数はＩ　
Ｘ　１０−　Ｎ／ｓであったが、異なるばね定数のカン
チレバーを用いることにより、即ちカンチレバーの形状
、材質等を変更することにより、分子線強度の測定範囲
を変えることができる。さらに、分子線の強度分布測定
の分解能はカンチレバーを配置するピッチで決まるので
、カンチレバーの幅を補足するとともに配置ピッチを更
に狭くすることにより、分子線の強度分布測定の分解能
を向上させることも可能である。

［発明の効果］この発明の局所真空計によれば、微少領域内の局所的な
分子線強度が測定されるとともに、測定装置自体が非常
に小さく構成できる。従って、この発明の局部真空計を
複数並べることによって、分子線の強度分布が測定され
る。このとき、分子線の強度分布測定の分解能はカンナ
１ツバ−の配置ピッチで決まるので、カンチレバーを配
置できる範囲内でいくらでも分解能を向上させることが
できる。例えば、現在のＩＣ製造プロセスを用いること
により、分子線の強度分布が０．１ｍｍピッチで７１１
１定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の局部真空計の構成図、第２
図はこの発明の実施例の局部真空計を０．２■ピツチで
平行に配置した構成を示す図である。（符号の説明）１・・・カンチレバー　２・・・トンネルチップ、３・
・・Ｓ１２！板、４・・・圧電アクチュエーター　５・
・・覆い体、６・・・開口部。出願人代理人　弁理士　坪井　　淳

Claims

【特許請求の範囲】一端に探針を備え、他端が基板上に立設した圧電体に固
定され、前記探針が基板表面から所定距離離して保持さ
れるカンチレバーと、前記カンチレバーの自由端領域に分子線を選択的に照射
する分子線照射手段と、前記探針と前記基板表面との間にバイアスする電源と、前記探針と前記基板表面との間に流れるトンネル電流を
検出するトンネル電流検出手段とを備えることを特徴と
する局部真空計。