[发明专利]膜厚传感器

说明书

本发明提供一种抗热冲击特性优异的膜厚传感器。本发明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。

技术领域

本发明涉及一种成膜工艺中使用的膜厚传感器。

背景技术

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：Quartz Crystal Microbalance，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

发明内容

【发明所要解决的问题】

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，本发明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，本发明人发现，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，本发明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。