[發明專利]膜厚傳感器

有效

• 申請號: 201710831065.4
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107794509B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 伊藤敦
• 申請（專利權）人: 株式會社愛發科
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 龔敏;王剛

本發明提供一種抗熱沖擊特性優異的膜厚傳感器。本發明的一個實施方式的膜厚傳感器具有石英振子。上述石英振子由表面粗糙度(Ra)為0.4μm以下、并且切割水平50％的載荷長度比率(tp)為95％以上的成膜面的AT切型石英振子構成。上述成膜面的切割水平50％的載荷長度比率(tp)優選為97％以上，上述成膜面的表面粗糙度(Ra)優選為0.25μm以下。

技術領域

本發明涉及一種成膜工藝中使用的膜厚傳感器。

背景技術

以往，在真空蒸鍍裝置等成膜裝置中，為了測量被成膜于基板的膜厚度和成膜速度，使用所謂的石英振蕩法(QCM：Quartz Crystal Microbalance，石英晶體微天平)的技術。該方法是利用被配置于腔室內的石英振子的諧振頻率隨著蒸鍍物的堆積引起的質量增加而減小的方法。因此，能夠通過測量石英振子的諧振頻率的變化來測量膜厚和成膜速度。

對于該種膜厚傳感器，隨著膜量的增加，石英振子的諧振頻率逐步降低，當達到規定的頻率時，頻率的變動大到已經無法進行穩定的膜厚測量的程度。因此，諧振頻率降低規定值以上時，判斷石英振子達到使用壽命并實施更換。為了易于進行此更換，例如在專利文獻1中公開有一種傳感器頭，其保持多個具有5MHz的諧振頻率的石英板，并且能夠各自更換所使用的石英板。

另一方面，該種膜厚傳感器具有所謂的抗熱沖擊特性引起的成膜率的測量值變動大的問題。例如，在像專利文件1中記載的使用傳感器頭的石英振子的更換時，或者在遮擋蒸發源的遮擋板的打開操作時，存在瞬間接受來自蒸發源的輻射熱而導致石英振子頻率特性大幅變動的情況。為了改善這樣的問題，例如專利文件2中，公開了使石英振子的成膜面的表面粗糙度(Ra)為規定值以下的技術方案，由此改善石英振子的抗熱沖擊特性。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2003-139505號公報

【專利文獻2】WO2015/182090號公報

發明內容

【發明所要解決的問題】

最近幾年，在真空蒸鍍裝置等成膜裝置中，要求膜厚傳感器的高精度化，特別是關于抗熱沖擊特性，因為對成膜率、膜厚的控制帶來的影響很大，因此開發抗熱沖擊特性優異的膜厚傳感器成為當務之急。然而，僅僅減小石英振子的表面粗糙度仍不足以改善抗熱沖擊特性，需要進一步改善。此外，SC切型、IT切型石英振子具有抗熱沖擊特性比較優異的優點，但因為與如AT切型那樣廣泛應用的石英振子相比價格高，因此存在導致膜厚傳感器的高成本化的問題。

鑒于上述情況，本發明的目的在于提供一種抗熱沖擊特性優異、能夠抑制高成本化的膜厚傳感器。

【用于解決問題的技術方案】

為了實現上述目的，本發明人發現，使石英振子的成膜面的表面粗糙度(Ra)為規定值以下，并且切割水平50％的載荷長度比率(tp)為規定值以上的情況下，石英振子的抗熱沖擊特性大幅改善。

也就是說，本發明的一個實施方式的膜厚傳感器具備石英振子。

上述石英振子由具有表面粗糙度(Ra)為0.4μm以下、并且切割水平50％的載荷長度比率(tp)為95％以上的成膜面的AT切型石英振子構成。

上述成膜面的切割水平50％的載荷長度比率(tp)優選為97％以上。此外，上述成膜面的表面粗糙度(Ra)優選為0.25μm以下。

上述石英振子也可以由相對于晶體的r面具有3°05'±03'的切割方位的石英振子構成。

上述石英振子的基本振蕩頻率沒有特別限制，典型地為4MHz、5MHz或6MHz。

上述成膜面可以由金屬膜構成。典型地，金屬膜為Ag膜或Au膜。