本发明专利技术提供一种传感器装置，其能够在确保在晶体振荡器上的附着物的测量精度的同时缩短频率的扫描周期。本发明专利技术的一个方式涉及的传感器装置具有：具有压电元件的传感器部，以及测量单元。测量单元使用通过对压电元件的谐振频率附近进行电扫描而获取的、对压电元件的发送和来自压电元件的接收之间的相关关系，测量在压电元件上附着的物质的质量。测量单元具有控制部。控制部使用从所述相关关系导出的相位或虚部、和与该相位或虚部对应的实部来计算压电元件的谐振频率的半峰宽度，基于计算出的谐振频率的半峰宽度来确定谐振频率的扫描区域。振频率的半峰宽度来确定谐振频率的扫描区域。振频率的半峰宽度来确定谐振频率的扫描区域。
【技术实现步骤摘要】
传感器装置
[0001]本专利技术涉及一种传感器装置，其在真空或大气中根据晶体振荡器的谐振频率的变化量测量物质的附着量，并计算附着物质的质量、膜厚、成膜速度等。
技术介绍
[0002]以往，在真空蒸镀装置等成膜装置中，为了测量在基板上成膜的膜的厚度和成膜速度，使用QCM(Quartz Crystal Microbalance，石英晶体微天平)技术，其中，使用晶体振荡器测量微小的质量变化(例如，参照专利文献1)。该方法利用了这样的过程，由于蒸镀物的附着引起的质量的增加，使得配置在腔室内的晶体振荡器的谐振频率降低。因此，通过测量晶体振荡器的谐振频率的变化，能够测量膜的厚度和成膜速度。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：WO2009/038085号公报。
技术实现思路
[0006]专利技术要解决的问题
[0007]获取谐振频率的方法大致分为解析阻尼振动的方法和利用来自外部设备的激励的方法。在利用来自外部的激励测量石英晶体等压电元件的谐振频率的情况下，从设备获取压电元件的谐振频率，所述设备从网络分析仪或阻抗这样的外部设备扫描频率。作为谐振频率的测量方法，认为有：测量相位为零时的频率的方法，或者测量作为导纳的虚数分量的电纳为零时的频率的方法，或者测量作为阻抗的虚数分量的电抗为零时的频率的方法等。
[0008]在扫描频率的情况下，扫描预先确定的频率区域。然而，当物质急剧附着在晶体振荡器上的情况等在晶体振荡器附着的物质发生急剧的质量变化时，谐振频率可能会偏离扫频区域。此外，当为了防止谐振频率偏离扫频区域，而预先设定宽的扫频区域时，存在测量谐振频率所需的时间变长、每单位时间的谐振频率的测量次数减少的问题。另一方面，当缩短频率的扫描周期时，频率分辨率降低，导致晶体振荡器上的附着物的量、膜的厚度、成膜速度的测量精度降低。
[0009]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种传感器装置，其能够在确保晶体振荡器上的附着物的测量精度的同时缩短频率的扫描周期。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]本专利技术的一个方式涉及的传感器装置具有：具有压电元件的传感器部，以及测量单元。所述测量单元使用通过对所述压电元件的谐振频率附近进行电扫描而获取的对所述压电元件的发送和来自所述压电元件的接收之间的相关关系来测量在所述压电元件上附着的物质的质量。
[0012]所述测量单元具有控制部。所述控制部使用从所述相关关系导出的相位或虚部、
和与所述相位或虚部对应的实部来计算所述压电元件的谐振频率的半峰宽度，基于计算出的所述谐振频率的半峰宽度来确定所述谐振频率的扫描区域。
[0013]在上述传感器装置中，由于以谐振频率的半峰宽度为基准确定作为谐振频率的搜索区域的扫频区域，因此能够在确保在压电元件上的附着物的测量精度的同时缩短频率的扫描周期。
[0014]所述虚部可以是所述压电元件中导纳的虚部。此外，所述实部可以是所述压电元件中导纳的实部。
[0015]所述控制部可以构成为将与用所述谐振频率的半峰宽度乘以规定的系数而得到的值相对应的频率区域设定为所述谐振频率的扫描区域。
[0016]所述控制部可以构成为基于刚测量出的所述压电元件的谐振频率计算下一次的谐振频率的预测值，并以计算出的所述预测值为基准确定所述扫描区域。
[0017]所述控制部可以构成为通过PID控制来获取所述压电元件的谐振频率，在所述谐振频率的每单位时间的变化量为规定值以上的情况下，基于所述谐振频率的半峰宽度来确定所述谐振频率的扫描区域。
[0018]专利技术效果
[0019]根据本专利技术，能够在确保在晶体振荡器上的附着物的测量精度的同时缩短频率的扫描周期。
附图说明
[0020]图1是示出具有本专利技术的一个实施方式涉及的传感器装置的成膜装置的概要剖视图；
[0021]图2是示出上述传感器装置中的测量单元的一个结构例的框图；
[0022]图3是上述传感器装置中的传感器头的典型的等效电路；
[0023]图4是谐振频率的测量方法的说明图；
[0024]图5是示出谐振频率附近的晶体振荡器的响应特性的一个例子的图；
[0025]图6是说明晶体振荡器的扫描区域与振动波形的关系的图；
[0026]图7是说明谐振频率的半峰宽度的图；
[0027]图8是示出在上述测量单元中执行的处理步骤的一个例子的流程图；
[0028]图9是说明上述测量单元中的扫频区域的设定方法的图。
具体实施方式
[0029]以下，参照附图来说明本专利技术的实施方式。
[0030]在本实施方式中，作为传感器装置，以成膜装置用的膜厚传感器为例进行说明。
[0031]图1是示出具有本实施方式涉及的传感器装置的成膜装置的概要剖视图。在本实施方式中，作为成膜装置10，以真空蒸镀装置为例进行说明。首先，对成膜装置10的基本结构进行说明。
[0032][成膜装置][0033]成膜装置10包括：真空腔室11、配置在真空腔室11内部的蒸镀源12、与蒸镀源12相对的工作台13、配置在真空腔室11内部的作为传感器部的传感器头14、将真空腔室11的内
部保持在规定的真空环境的真空泵15、基于传感器头14的输出来测量成膜速率且构成为能够控制蒸镀源12的测量单元17。本实施方式的膜厚传感器20(传感器装置)由传感器头14和测量单元17构成。
[0034]蒸镀源12构成为能够产生成膜材料的蒸气(颗粒)。在本实施方式中，蒸镀源12与电源单元18电连接，构成使成膜材料加热蒸发而释放蒸镀颗粒的蒸发源。蒸发源的种类没有特别限定，能够使用电阻加热型、感应加热型、电子束加热型等各种方法。成膜材料可以是有机材料、金属材料、金属化合物材料(例如金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等)等。
[0035]工作台13构成为能够保持半导体晶圆、玻璃基板等作为成膜对象的基板W朝向蒸镀源12。
[0036]传感器头14内置有具有规定的基频(固有频率)的晶体振荡器。晶体振荡器的表面配置在与蒸镀源12相对的位置，典型地配置在工作台13的附近。
[0037]传感器头14的输出被供给至测量单元17。测量单元17构成为基于晶体振荡器的谐振频率(谐振点)的变化，而时序地测量晶体振荡器上的附着物(堆积物)的质量的测量装置。测量单元17还构成为能够测量蒸镀膜的成膜速率，并且经由电源单元18控制蒸镀源12以使该成膜速率达到规定值。
[0038]成膜装置10还具有闸门16。闸门16配置在蒸镀源12和工作台13之间，并且构成为能够打开或切断从蒸镀源12到工作台13和传感器头14的蒸镀颗粒的射入路径。
[0039]闸门16的开闭由未图示的控制单元控制。典型地，在蒸镀开始时，闸门16关闭，直到在蒸镀源12稳定地释放蒸镀颗粒。然后，当稳定地释放蒸镀颗粒时，闸门16打开。由此，来自蒸镀源12的蒸镀颗粒到达工作台13上的基板W，开本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种传感器装置，其具有：传感器部，其具有压电元件；以及测量单元，其使用通过对所述压电元件的谐振频率附近进行电扫描而获取的、对所述压电元件的发送和来自所述压电元件的接收之间的相关关系，测量在所述压电元件上附着的物质的质量；所述测量单元具有：控制部，其使用从所述相关关系导出的相位或虚部、和与所述相位或虚部对应的实部来计算所述压电元件的谐振频率的半峰宽度，基于计算出的所述谐振频率的半峰宽度来确定所述谐振频率的扫描区域。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述虚部是所述压电元件中导纳的虚部，所述实部是所述压电元件中导纳的实部。3.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：市桥素子，伊藤敦，我妻美千留，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：
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