本发明专利技术提供一种抗热冲击特性优异的膜厚传感器。本发明专利技术的一个实施方式的膜厚传感器具有石英振子。上述石英振子由表面粗糙度(Ra)为0.4μm以下、并且切割水平50％的载荷长度比率(tp)为95％以上的成膜面的AT切型石英振子构成。上述成膜面的切割水平50％的载荷长度比率(tp)优选为97％以上，上述成膜面的表面粗糙度(Ra)优选为0.25μm以下。
Film thickness sensor
The invention provides a film thickness sensor with excellent thermal shock resistance. The film thickness sensor of one embodiment of the present invention has a quartz oscillator. The quartz oscillator is composed of a AT cut quartz oscillator with a surface roughness (Ra) of less than 0.4 m and a load length ratio (TP) of 50% at the cutting level of 95%. The ratio of the load length (TP) of the cutting level of the above film surface (TP) is more than 97%, and the surface roughness of the film surface (Ra) is preferably below 0.25 m.
【技术实现步骤摘要】
膜厚传感器
本专利技术涉及一种成膜工艺中使用的膜厚传感器。
技术介绍
以往，在真空蒸镀装置等成膜装置中，为了测量被成膜于基板的膜厚度和成膜速度，使用所谓的石英振荡法(QCM：QuartzCrystalMicrobalance，石英晶体微天平)的技术。该方法是利用被配置于腔室内的石英振子的谐振频率随着蒸镀物的堆积引起的质量增加而减小的方法。因此，能够通过测量石英振子的谐振频率的变化来测量膜厚和成膜速度。对于该种膜厚传感器，随着膜量的增加，石英振子的谐振频率逐步降低，当达到规定的频率时，频率的变动大到已经无法进行稳定的膜厚测量的程度。因此，谐振频率降低规定值以上时，判断石英振子达到使用寿命并实施更换。为了易于进行此更换，例如在专利文献1中公开有一种传感器头，其保持多个具有5MHz的谐振频率的石英板，并且能够各自更换所使用的石英板。另一方面，该种膜厚传感器具有所谓的抗热冲击特性引起的成膜率的测量值变动大的问题。例如，在像专利文件1中记载的使用传感器头的石英振子的更换时，或者在遮挡蒸发源的遮挡板的打开操作时，存在瞬间接受来自蒸发源的辐射热而导致石英振子频率特性大幅变动的情况。为了改善这样的问题，例如专利文件2中，公开了使石英振子的成膜面的表面粗糙度(Ra)为规定值以下的技术方案，由此改善石英振子的抗热冲击特性。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2003-139505号公报【专利文献2】WO2015/182090号公报
技术实现思路
【专利技术所要解决的问题】最近几年，在真空蒸镀装置等成膜装置中，要求膜厚传感器的高精度化，特别是关于抗热冲击特性，因为对成膜率、膜厚的控制带来的影响很大，因此开发抗热冲击特性优异的膜厚传感器成为当务之急。然而，仅仅减小石英振子的表面粗糙度仍不足以改善抗热冲击特性，需要进一步改善。此外，SC切型、IT切型石英振子具有抗热冲击特性比较优异的优点，但因为与如AT切型那样广泛应用的石英振子相比价格高，因此存在导致膜厚传感器的高成本化的问题。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种抗热冲击特性优异、能够抑制高成本化的膜厚传感器。【用于解决问题的技术方案】为了实现上述目的，本专利技术人发现，使石英振子的成膜面的表面粗糙度(Ra)为规定值以下，并且切割水平50％的载荷长度比率(tp)为规定值以上的情况下，石英振子的抗热冲击特性大幅改善。也就是说，本专利技术的一个实施方式的膜厚传感器具备石英振子。上述石英振子由具有表面粗糙度(Ra)为0.4μm以下、并且切割水平50％的载荷长度比率(tp)为95％以上的成膜面的AT切型石英振子构成。上述成膜面的切割水平50％的载荷长度比率(tp)优选为97％以上。此外，上述成膜面的表面粗糙度(Ra)优选为0.25μm以下。上述石英振子也可以由相对于晶体的r面具有3°05'±03'的切割方位的石英振子构成。上述石英振子的基本振荡频率没有特别限制，典型地为4MHz、5MHz或6MHz。上述成膜面可以由金属膜构成。典型地，金属膜为Ag膜或Au膜。上述石英振子可以具有上述成膜面为平坦面的平凸形状。由此，能够得到等效电阻低、易于振动的振子。【专利技术效果】如上所述基于本专利技术的膜厚传感器，能够优化抗热冲击特性，抑制高成本化。附图说明图1是表示具有本专利技术一个实施方式的膜厚传感器的成膜装置的剖面简图。图2是表示上述膜厚传感器的结构的剖面简图。图3是表示在上述成膜装置中的测定单元的结构的框图。图4的A是示意性地表示在上述膜厚传感器中的石英振子的成膜面的主视图，图4的B是示意性地表示在上述膜厚传感器中的石英振子的成膜面的后视图。图5是表示上述石英振动板的抗热冲击特性的一例的图。图6是表示上述石英振动板的抗热冲击特性的一例的图。图7是表示上述石英振动板的成膜面的一例的主要部分放大图。图8是说明一般的AT切基板的切割角的石英的示意图。图9是表示上述石英振动板的抗热冲击特性的一例的图。图10是表示上述石英振动板的抗热冲击特性的一例的图。图11是表示上述石英振动板的抗热冲击特性的一例的图。图12是表示上述石英振动板的抗热冲击特性的一例的图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。图1是表示具有本专利技术的一个实施方式的膜厚传感器的成膜装置的剖面简图。本实施方式的成膜装置构成为真空蒸镀装置。本实施方式的成膜装置10具有真空腔室11、设置在真空腔室11的内部的蒸镀源12、与蒸镀源12相对设置的基板架13、设置在真空腔室11的内部的膜厚传感器14。真空腔室11构成为与真空排气系统15连接，内部能够排气为规定的减压气氛并能够保持。蒸镀源12构成为能够产生蒸镀材料的蒸汽(粒子)。在本实施方式中，蒸镀源12构成为用于加热蒸发金属材料、金属化合物材料或有机材料而放出蒸镀粒子的蒸发源。蒸发源的种类没有特别的限制，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。基板架13构成为能够将半导体晶片、玻璃基板等作为成膜对象的基板W朝向蒸镀源12地进行保持。膜厚传感器14内置有具有规定基本频率(固有频率)的石英振子，如后所述，构成用于测量基板W上的蒸镀膜的膜厚及成膜率的传感器头。膜厚传感器14配置在真空腔室11的内部、且与蒸镀源12相对设置的位置。典型的是，膜厚传感器14配置在基板架13的附近。膜厚传感器14的输出向测量单元17供给。测量单元17根据石英振子的谐振频率的变化，测量上述膜厚及成膜率，并且控制蒸镀源12以使该成膜率成为规定值。QCM的吸附引起的频率变化与质量载荷的关系使用以下数学式(1)所示的Sauerbrey的数学式。【数学式1】在数学式(1)中，ΔFs表示频率变化量、Δm表示质量变化量、f0表示基本频率、ρQ表示石英的密度、μQ表示石英的剪切应力、A表示电极面积、N表示常数。成膜装置10还具有遮挡板16。遮挡板16被设置在蒸镀源12与基板架13之间，且构成为能够打开或遮挡从蒸镀源12至基板架13和膜厚传感器14的蒸镀粒子的入射路径。遮挡板16的开关由未图示的控制单元控制。典型的是，蒸镀开始时，遮挡板16关闭，直至在蒸镀源12稳定放出蒸镀粒子。然后，稳定放出蒸镀粒子时，遮挡板16被打开。由此，来自蒸镀源12的蒸镀粒子到达基板架13上的基板W，开始基板W的成膜处理。同时，来自蒸镀源12的蒸镀粒子到达膜厚传感器14，监测基板W上的蒸镀膜的膜厚及其成膜率。[膜厚传感器]接下来，对膜厚传感器14进行详细说明。图2是膜厚传感器14的剖面简图。如图2所示，膜厚传感器14具有石英振子20和可振动地支撑石英振子20的壳体140。石英振子20具有平凸(planoconvex)形状，所述平凸形状是作为成膜面的表面21为平坦面、与之相反的背面22为凸面。石英振子20以其成膜面与蒸镀源12相对设置的方式被容纳于壳体140。膜厚传感器14在壳体140内部还具有：与石英振子20的背面22的周围的电极膜32(图4的B)弹性接触的多个施力部件141、以及与石英振子20的表面21的周围的电极膜31(图4的A)抵接的保持爪142。施力部件141由与壳体140电绝缘的金属等导电性材料构成，与后述振荡电路41电连接。保持爪142构成使石英振子20的表面21朝向蒸镀源12露出的壳体140的开口的周围部。壳体140及保持爪本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种膜厚传感器，其具有AT切型石英振子，所述石英振子具有成膜面，所述成膜面的表面粗糙度(Ra)为0.4μm以下、并且切割水平50％的载荷长度比率(tp)为95％以上。
【技术特征摘要】
2016.09.06 JP 2016-1732971.一种膜厚传感器，其具有AT切型石英振子，所述石英振子具有成膜面，所述成膜面的表面粗糙度(Ra)为0.4μm以下、并且切割水平50％的载荷长度比率(tp)为95％以上。2.根据权利要求1所述的膜厚传感器，其中，所述成膜面的切割水平50％的载荷长度比率(tp)为97％以上。3.根据权利要求1所述的膜厚传感器，其中，所述成膜面的表面粗糙度(Ra)为0.25μm以下。4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤敦，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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