膜厚传感器的诊断方法以及膜厚监视器技术

本发明专利技术提供一种膜厚传感器的诊断方法以及膜厚监视器，以能够对石英晶体谐振器进行准确的寿命判定。本发明专利技术的一个方式所涉及的膜厚传感器的诊断方法是具有石英晶体谐振器(20)的膜厚传感器(14)的诊断方法,其中，使安装在传感器头上的石英晶体谐振器(20)振荡,测定石英晶体谐振器(20)的振荡频率的变化率的变动幅度,当上述变动幅度超过规定值时，判定为石英晶体谐振器(20)无法使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有谐振器的膜厚传感器的诊断方法以及膜厚监视器。
技术介绍
现有技术中,在真空蒸镀装置等成膜装置中,为了测定在基板上成膜的膜厚和成膜速度，使用这样一种技术：利用石英晶体谐振器(quartz-crystal：石英晶体谐振器/又称石英晶体/俗称晶振)来计测微小的质量变化的方法(QCM：QuartzCrystalMicrobalance)。该方法利用被配置在腔室内的石英晶体谐振器的如下特性：其振荡频率(oscillationfrequencies)由于蒸镀物的沉积带来的质量增加而降低。因此,能够通过测定石英晶体谐振器的振荡频率的变化，来测定膜厚和成膜速度。另一方面,在通过QCM来进行膜厚测定时,若石英晶体谐振器上形成了较厚的薄膜，由于膜的剥离和内部应力的积聚，石英晶体谐振器的振荡会变得不稳定，或者偏离频率测定范围。在该状态下,由于已经无法进行准确的膜厚测定，因此，在发生上述现象的时间点，判断为该石英晶体谐振器达到使用寿命，需要切换至新的石英晶体谐振器。例如，在专利文献1中,记载了一种具有如下结构传感器头：其收装有支承多个石英晶体谐振器的支架，且该支架可旋转，当石英晶体谐振器的振荡频率超出规定的允许变动幅度时，判断为该石英晶体谐振器达到使用寿命,通过使支架旋转,来切换至新的石英晶体谐振器(专利文献1、[0023]段)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利技术专利授权公报特许第3953301号在这种膜厚传感器中,在成膜材料为金属材料的情况下和成膜材料为有机物材料的情况下，石英晶体谐振器的振荡频率的变化明显不同。例如,在金属膜的情况下，随着膜附着量的增加，石英晶体谐振器的振荡频率逐渐降低，当到达规定频率时，振荡频率突然发生较大的变化。因而，在确认振荡频率的突变之前，能够比较稳定地测定膜厚，因此，能够在振荡频率发生突变的阶段，判断为该石英晶体谐振器是无法使用的状态(即，达到使用寿命)。与此相对，在有机膜的情况下，随着膜附着量的增加,在石英晶体谐振器的振荡频率降低的同时，频率的变动大到已经无法进行稳定的膜厚测定。因此，使有机膜成膜时，与使金属膜成膜时相比较，能够测定的膜厚量非常少。因此,为了实施稳定的成膜处理，必需要准确地判定石英晶体谐振器的使用寿命。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种膜厚传感器的诊断方法以及膜厚监视器,以能够对石英晶体谐振器进行准确的使用寿命判定。本专利技术的一个方式所涉及的膜厚传感器的诊断方法是一种具有石英晶体谐振器的膜厚传感器的诊断方法，其中包含使安装在传感器头上的石英晶体谐振器振荡的步骤。测定上述石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的变动幅度。当上述变动幅度超过规定值时，判定为上述石英晶体谐振器无法使用。膜厚和成膜速率同石英晶体谐振器的振荡频率的变化率成正比。因此,成膜速率稳定地推移意味着石英晶体谐振器的振荡频率的变化率稳定。另一方面,当石英晶体谐振器接近使用寿命时，石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的变动幅度变大。因此，在上述诊断方法中,通过根据石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的变动幅度(即，振荡频率的每次采样的差分)判定石英晶体谐振器是否达到使用寿命，来进行石英晶体谐振器的准确的使用寿命判定。据此，能够即刻检测出石英晶体谐振器的使用寿命，由此能够预防由于石英晶体谐振器达到使用寿命而造成的膜厚控制的恶化等。上述变动幅度的规定值相当于石英晶体谐振器的使用寿命判定(能否使用的判定)的基准值，能够根据目的适当地设定。上述规定值例如可以为视为达到使用寿命的数值，也可以为视为达到该使用寿命之前的规定数值。或者,上述规定值也可以根据变动幅度的大小，分级设定多个。当判定为石英晶体谐振器达到使用寿命(无法使用)时，可以向用户发出催促更换谐振器的警报(例如,显示在画面上、蜂鸣器发生声音、灯发光),也可以在膜厚传感器具有多个石英晶体谐振器时，自动地执行向新的石英晶体谐振器切换的控制。上述变动幅度的测定可以在成膜时进行，也可以在非成膜时进行。正常的石英晶体谐振器(未达到使用寿命的谐振器,以下亦相同。)的振荡频率的变化率的变动幅度在成膜中和非成膜中均稳定。因此,能够根据成膜时或非成膜时测定到的上述变动幅度,来进行石英晶体谐振器的使用寿命判定。在测定上述变动幅度的工序中,测定一定期间的上述振荡频率的变化率的变动幅度的标准偏差。据此,能够减少运算负荷，并且迅速取得判定结果。采样点没有特别的限定，能够自由地设定。本专利技术的一个方式所涉及的膜厚监视器具有传感器头和测定单元。上述传感器头具有支架和壳体，其中，支架支承第1石英晶体谐振器和第2石英晶体谐振器，壳体收装上述支架，并且上述支架能够旋转。上述测定单元构成为：分别测定上述第1石英晶体谐振器和第2石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的变动幅度，将所述变动幅度超过规定值的石英晶体谐振器判定为无法使用。上述壳体典型的情况是具有窗口部。上述窗口部与上述第1石英晶体谐振器相向而形成,构成为蒸镀物质能够通过。上述测定单元构成为：当上述第1石英晶体谐振器被判定为达到使用寿命时，使上述支架旋转至使上述第2石英晶体谐振器与上述窗口部相向的位置。据此,能够将膜厚测定用的谐振器从第1石英晶体谐振器自动地向第2石英晶体谐振器切换。根据本专利技术,能够进行石英晶体谐振器的准确的使用寿命判定。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式所涉及的成膜装置的概略剖视图。图2是表示上述成膜装置中的测定单元的一个结构例的概略框图。图3是表示开始成膜后成膜速率发生较大的变动而导致无法监视时的测定数据的一个例子的实验结果。图4是表示成膜中和未成膜中(基板更换中)的石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的一个例子的实验结果。图5是图4中的未成膜时的测定数据的局部放大图。图6是图4中的成膜时的测定数据的局部放大图。图7是表示判定为达到使用寿命的石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的一个实验结果。图8是表示本专利技术的一个实施方式所涉及的膜厚监视器的概略结构图。图9是表示成膜装置的动作步骤的图，其中包含上述膜厚监视器的一个动作例。具体实施方式下面,参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。<第1实施方式>图1是表示本专利技术的一个实施方式所涉及的成膜装置的概略剖视图。本实施方式的成膜装置10构成为真空蒸镀装置。成膜装置10具有：真空腔11；蒸镀源12,其被配置在真空腔11的内部；载置台(stage)13,其与蒸镀源12相向；和膜厚传感器14,其被配置在真空腔11的内部。真空腔11连接着真空排气系统15，构成为能够将内部维持在规定的减压环境。蒸镀源12构成为能够使蒸镀材料产生蒸气(粒子)。在本实施方式中,蒸镀源12构成如下这样的蒸发源：与电源单元18电连接，对有机材料(Alq3(三(8-羟基喹啉)铝))进行加热而使其蒸发，而使其放出有机材料粒子。蒸发源的种类没有特别的限定，能够应用电阻加热式、感应加热式、电子束加热式等各种方式。蒸发材料可以是上述以外的有机材料，也可以是金属材料、金属化合物材料等。载置台13构成为：能够保持半导体晶片和玻璃基板等作为成膜对象的基板W，使其朝向蒸镀源12。膜厚传感器14(传感器头)内置具有规定的基频(本征频率)的石英晶体谐振器,如后述那样,构成传感器头，该传感器头用于测定沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜厚传感器的诊断方法，其中，膜厚传感器具有石英晶体谐振器，其特征在于，使安装在传感器头上的石英晶体谐振器振荡,测定所述石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的变动幅度,当所述变动幅度超过规定值时，判定为所述石英晶体谐振器无法使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 JP 2014-1562201.一种膜厚传感器的诊断方法，其中，膜厚传感器具有石英晶体谐振器，其特征在于，使安装在传感器头上的石英晶体谐振器振荡,测定所述石英晶体谐振器的振荡频率的变化率的变动幅度,当所述变动幅度超过规定值时，判定为所述石英晶体谐振器无法使用。2.根据权利要求1所述的膜厚传感器的诊断方法,其特征在于，在成膜时测定所述变动幅度。3.根据权利要求1所述的膜厚传感器的诊断方法,其特征在于，在非成膜时测定所述变动幅度。4.根据权利要求1～3中任一项所述的膜厚传感器的诊断方法,其特征在于，在测定所述变动幅度的工序中,测定一定期间的所述振荡频率的变化率的变动幅度的标准偏差。5.根据权利要求1～4中任一项所述的膜厚传感器的诊断方法,其特征在于，在有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤敦，猿渡治郎，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：日本;JP