CN106104251A - 膜厚监视装置用传感器、具备该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置以及膜厚监视装置用传感器的制造方法 - Google Patents

膜厚监视装置用传感器、具备该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置以及膜厚监视装置用传感器的制造方法 Download PDF

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CN106104251A CN201680000656.0A CN201680000656A CN106104251A CN 106104251 A CN106104251 A CN 106104251A CN 201680000656 A CN201680000656 A CN 201680000656A CN 106104251 A CN106104251 A CN 106104251A
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Abstract

本发明提供能够通过简单的结构而提高膜厚的测量精度、实现高精度的成膜率的膜厚监视装置用传感器以及使用该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置。该膜厚监视装置用传感器具备：SC－Cut水晶振子，具有绕作为水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴旋转θ、绕X轴旋转的水晶板，且具有水晶振子的温度是10～170℃时的频率偏差为±20ppm以下的θ和以及传感器头，保持水晶振子，且不具有冷却水晶振子的冷却部件。

Description

膜厚监视装置用传感器、具备该膜厚监视装置用传感器的膜 厚监视装置以及膜厚监视装置用传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及用于被形成在水晶振子上的薄膜的膜厚测量等的膜厚监视装置用传感器、具备该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置以及膜厚监视装置用传感器的制造方法。
背景技术
在真空蒸镀、溅射、CVD(化学蒸镀)等的成膜工序中，为了控制成膜对象物上的膜厚、蒸镀率(蒸镀速度)，使用膜厚监视(成膜控制)装置。作为该膜厚监视装置，周知有进行控制的下述装置，即，通过测量被形成在水晶振子上的薄膜的膜厚而能够进行稳定的成膜的装置。这样的膜厚监视装置利用物质附着于水晶振子的表面时其共振振动(从振动、滑动振动、伸缩振动等)变化，测量物质的膜厚。
为了维持水晶振子的稳定的振荡，例如在专利文献1中公开有以下的技术，该技术关于从室温到80℃为止的共振频率的温度漂移是20ppm以下的AT切割基板制的水晶振子的膜厚监视。该技术通过在传感器头的温度超过80℃之前不进行水晶振子的冷却处理，使由冷却水的温度变化造成的成膜率的偏差降低。另一方面，该技术在超过80℃时通过冷却处理而制限由温度上升造成的共振频率的温度漂移。
此外，在专利文献2公开有传感器头使用SC－Cut水晶振子的水晶微平衡传感器装置。该水晶微平衡传感器装置降低作为AT－Cut水晶振子中的课题的、成膜中成膜环境下暴露于高温而对振荡频率造成的影响。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－78302号公报
专利文献2：日本特开2006－292733号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了进行水冷处理，需要设置用于使泵、管等的冷却水循环的冷却部件。其冷却处理发挥上述的作用，但是由于自冷却部件漏水，成膜装置等有可能进水。此外，由于需要设置冷却部件，蒸镀装置的结构会变得复杂。
此外，在使用SC－Cut水晶振子的情况下，与如上所述使用AT－Cut水晶振子的情况相比，能够极力抑制由于高温环境下的温度造成的频率变动，进行高精度的测量。可是，在专利文献2中仅公开了使用SC－Cut水晶振子，关于在成膜工序中能够高精度测量的SC－Cut水晶振子的详细的结构没有公开。此外，在真空蒸镀装置、溅射装置的成膜装置中，不仅是在成膜对象上，而且在水晶振子上也会形成薄膜。若该薄膜变厚，则由于水晶振子上的蒸发物质膜的剥离、内部应力的蓄积而使水晶振子的共振振动变得不稳定或超出频率测量范围。可是，在专利文献2中成膜装置中的这些事情没有被考虑。
本发明是考虑到这样的事情而提出的，其目的在于，提供一种能够利用简单的结构提高膜厚的测量精度、并实现高精度的成膜率的膜厚监视装置用传感器、使用该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置以及膜厚监视装置用传感器的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明的膜厚监视装置用传感器具备：SC－Cut水晶振子，该SC－Cut水晶振子具有绕作为水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴旋转θ、绕X轴旋转的水晶板，且具有水晶振子的温度是10～170℃时的频率偏差为±20ppm以下的上述θ和以及传感器头，该传感器头保持上述水晶振子，且不具有冷却上述水晶振子的冷却部件。
此外，本发明的膜厚监视装置具备上述膜厚监视装置用传感器。
而且，本发明的膜厚监视装置用传感器的制造方法，该膜厚监视装置用传感器具备：SC－Cut水晶振子，具有绕作为水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴旋转θ、绕X轴旋转的水晶板；以及传感器头，保持上述水晶振子，其特征在于，该膜厚监视装置用传感器的制造方法具备以下的工序：以上述θ和上述为θ1和且将上述水晶板具有上述θ1和情况下的基准温度与比较温度的频率之差定义为ΔF1，确定3组(θ1、ΔF1)，求出作为通过3组上述(θ1、ΔF1)的平面的式子的第1式以上述θ和上述为θ2和且将规定温度的热冲击被施加于上述水晶板具有上述θ2和的情况下的上述水晶振子的表面前与被施加期间的频率之差的最大值定义为ΔF2，确定3组(θ2、ΔF2)，求出作为通过3组上述(θ2、ΔF2)的平面的式子的第2式 在上述第1式和上述第2式中，作为z＝0，联立地求出x和y；以及将水晶振子组装于上述传感器头，该水晶振子具有将所求出的上述x和y分别作为θ和的水晶板。
发明的效果
在本发明的膜厚监视装置用传感器、使用该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置以及膜厚监视装置用传感器的制造方法中，能够通过简单的结构提高膜厚的测量精度，实现高精度的成膜率。
附图说明
图1是能够应用本实施方式的膜厚监视装置用传感器以及使用该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置的真空蒸镀装置的概略的结构图。
图2是表示具备AT－Cut水晶振子的传感器的频率温度特性的曲线图。
图3是表示具备SC－Cut水晶振子的传感器的频率温度特性的曲线图。
图4是表示AT－Cut水晶振子的频率温度特性的曲线图。
图5是以所形成的Al薄膜的膜厚(振荡频率)比较AT－Cut水晶振子的频率温度特性的曲线图。
图6是表示对AT－Cut水晶振子的表面施加热冲击而成为规定温度的情况下的频率的时间变化的曲线图。
图7是以所形成的薄膜的膜厚(振荡频率)比较对AT－Cut水晶振子的表面施加热冲击而成为规定温度的情况下的频率的时间变化的曲线图。
图8是以所形成的Al薄膜的膜厚(振荡频率)比较SC－Cut水晶振子的频率温度特性的曲线图。
图9是以所形成的薄膜的膜厚(振荡频率)比较对SC－Cut水晶振子的表面施加热冲击而成为规定温度的情况下的频率的时间变化的曲线图。
图10是以具备使用AT－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置和具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置比较水晶振子的振荡频率的时间变化的曲线图。
图11是以具备使用AT－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置和具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置比较蒸镀率的时间变化的曲线图。
图12是以具备使用AT－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置和具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置比较电源输出的时间变化的曲线图。
图13是应用本实施方式的膜厚监视装置的溅射装置的概略的结构图。
具体实施方式
基于附图说明本发明的膜厚监视装置用传感器、使用该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置以及膜厚监视装置用传感器的制造方法的一实施方式。
图1是能够应用本实施方式的膜厚监视装置用传感器3以及使用该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置2的真空蒸镀装置1的概略的结构图。
本实施方式的膜厚监视装置用传感器3(传感器3)例如被应用于图1所示那样的真空蒸镀装置1。该真空蒸镀装置1例如用于半导体、电极用金属膜、有机EL膜等的成膜。真空蒸镀装置1在真空槽10内具备使成膜材料蒸发的蒸发源11、成膜对象物12、和用于在成膜工序前等相对于成膜对象物12遮断成膜材料气化而成的蒸气的闸门机构13。此外，真空蒸镀装置1作为膜厚监视装置具备水晶振荡式的膜厚监视装置2。
膜厚监视装置2具备传感器3、振荡器15和膜厚计16。传感器3由传感器头保持水晶振子。水晶振子具备水晶板和设于水晶板并施加电压的电极。水晶振子是使用在作为水晶板的水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中绕Z轴旋转θ、绕X轴旋转被切割了的SC－CuT的水晶板的水晶振子(SC－Cut水晶振子)，具有水晶振子的温度是10～170℃时的频率偏差(频率温度特性)为±20ppm以下的θ和此外，优选的是，水晶振子具有水晶振子的温度是20～65℃时的频率偏差为±10ppm以下的θ和此外，优选的是，水晶振子具有相对于50℃以下的热冲击被施加于水晶振子的表面前的频率的、热冲击被施加于水晶振子的表面的情况下的频率的变化为±10ppm以下的θ和另外，之所以频率偏差为±20ppm以下，是因为膜厚测量等能够高精度实施的范围是±20ppm以下。
水晶振子优选的是，旋转角度θ是33°40′±16′，旋转角度是24°00′±6°。特别优选的是，旋转角度θ是33°40′，旋转角度是24°00′。电极能够应用例如金、银等各种金属材料。通过水晶振子根据附着于表面的成膜材料的膜厚而振动来检测膜厚。水晶振子例如具有2M～30MHz的共振频率。
振荡器15以水晶振子的共振频率进行振荡，将测量出的水晶振子的振荡频率变化作为电信号向膜厚计16输出。膜厚计16基于来自振荡器15的电信号计算成膜对象物12的膜厚、现状的蒸镀率等，向蒸发源用电源17输出适当的电力指示值，并输出反馈信号以便成为所设定的蒸镀率。蒸发源用电源17基于膜厚监视装置2的输出向蒸发源11输出所需的电力。
以下，说明传感器3的详情。本实施方式的传感器3不具有具备使用AT－CuT的水晶板的水晶振子的传感器通常所具有的、用于冷却水晶振子的冷却部件而能够实现高精度的测量。
即、具备使用AT－CuT的水晶板的水晶振子(AT－Cut水晶振子)的传感器由于高温环境下的温度造成的频率变动大。由此，若由于来自蒸发源的热、高温的蒸镀物的附着而水晶板的温度上升，则膜厚计会产生大的测量误差。
首先，关于水晶振子的温度是10～170℃时的频率偏差为±20ppm以下的传感器3的优点，一边与具备AT－Cut水晶振子的传感器进行比较一边进行说明。
图2是表示具备AT－Cut水晶振子的传感器的约20～170℃的频率温度特性的曲线图。图2中的AT－Cut水晶振子是以绕水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴的旋转角度θ为35°15′的方式被切割而成的水晶振子。此外，水晶振子具有5MHz的共振频率。
AT－Cut水晶振子从约20℃到80℃具有良好的频率温度特性，但自100℃附近起频率偏差迅猛地上升。因此，需要向传感器头供给冷却水而进行水晶振子的冷却处理，以便使水晶振子被收纳在具有良好的频率偏差的温度的范围内。即，在使用AT－Cut水晶振子的情况下，若欲在高温区域提高测量精度，则冷却部件是必须的。
在此，图3是表示具备SC－Cut水晶振子的传感器的频率温度特性的曲线图。为了容易比较，在图3中也一并记载有具备图2所示的AT－Cut水晶振子的传感器的频率温度特性。图3中的SC－Cut水晶振子是具有水晶振子的温度是10～170℃时的频率偏差为±20ppm以下的θ和的SC－Cut水晶振子的一例。该水晶振子具体而言是以绕水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴的旋转角度θ为33°40′、绕X轴的旋转角度为24°00′的方式被切割而成的水晶振子。此外，水晶振子具有5MHz的共振频率。
本实施方式的传感器3特别是从约30℃到170℃的高温区域，频率偏差为±5ppm以下。即，传感器3如上述的AT－Cut水晶振子那样，在高温区域也不易产生由于温度造成的测量误差，能够高精度地测量等。
因此，本实施方式的传感器3能够无需设置用于冷却传感器3的水冷部件地实现结构的简化。由于能够省略冷却部件，即使在传感器3能够避免由于自水冷部件漏水而造成的蒸镀装置的故障等方面也是有效的。其结果，抑制由于温度而造成的频率变动，作为装置整体，能够进行高精度的膜厚测量以及蒸发率控制。
接着，关于水晶振子的温度是20～65℃时的频率偏差为±10ppm以下的情况下的传感器3的优点，一边与具备AT－Cut水晶振子的传感器进行比较一边进行说明。
图4是表示具备AT－Cut水晶振子的传感器的20～65℃的频率温度特性的曲线图。在图4以及以下的说明中，为了比较所使用的AT－Cut水晶振子是以绕水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴的旋转角度θ为35°15′那样的方式被切割而成的水晶振子。
AT－Cut水晶振子以约25℃作为拐点，在从约20℃到70℃具有良好的频率温度特性。可是，若在成膜工序中通过被反复使用而在水晶振子上形成薄膜，则频率温度特性会产生变化。
这里，图5是以所形成的Al薄膜的膜厚(振荡频率)来比较AT－Cut水晶振子的频率温度特性的曲线图。在图5中表示未形成薄膜的情况(新)和形成有薄膜的结果振荡频率阶段性地变化的情况下的频率温度特性。此外，在图5中，各线按照根据膜厚而减少的振荡器的输出频率(5.00MHz(新、无薄膜)、4.903MHz、4.804MHz、4.694MHz)被表示，曲线图的Y轴表示温度漂移频率(Hz)。另外，关于这样地形成有蒸镀膜的情况下的水晶振子的频率温度特性较大地变化的现象，是本发明人通过反复的实验而发现的事实。
若在水晶振子上附着成膜材料的Al的薄膜，则水晶振子的振荡频率会产生变化。即，根据薄膜的形成量，频率温度特性具有右侧降低的梯度。以往，公开有通过根据使用AT－Cut水晶振子的传感器(传感器头)的温度校正频率温度特性来提高测量结果的精度的例子。可是，若这样地在水晶振子上附着薄膜且频率温度特性增大，则即使已经根据温度进行了校正，频率也会超出校正范围，无法进行适当的测量。因此，以往的膜厚监视装置无法进行充分的测量。
图6是表示对AT－Cut水晶振子的表面施加热冲击而成为规定温度的情况下的频率的时间变化的曲线图。曲线图的Y轴表示温度漂移频率(Hz)(图7～图9中也相同)。另外，施加于AT－Cut水晶振子的热冲击为由30W的卤素灯产生的辐射热(在图7、图9中也相同)。在电子束式蒸镀装置中通过实验得知，使用AT－Cut水晶振子(θ＝35°15′)的情况下的因闸门打开时的辐射热而产生的频率变化最大是200Hz左右、水晶振子的表面温度是50℃左右。因此，使用输出30W的卤素灯形成200Hz的变化、即与表面温度50℃相当的状况。
在将使用了AT－Cut水晶振子的传感器和振荡器组合的情况下，利用闸门机构当闸门被打开时，由于蒸发源的辐射热，热冲击迅猛地施加于传感器。由此，来自振荡器的输出频率不会随着频率温度特性，而会迅猛地上升。另外，通过实验得知“热冲击”产生的原因是因由二氧化硅形成的水晶振子与金、银等电极用金属材料的热膨胀率差产生的水晶振子的内部应力。
图7是以所形成的薄膜的膜厚(振荡频率)比较对AT－Cut水晶振子的表面施加热冲击而成为规定温度的情况下的频率的时间变化的曲线图。在图7中，各线按照根据膜厚而减少的振荡器的输出频率(5.00MHz(新、无薄膜)、4.970MHz、4.900MHz、4.845MHz、4.804MHz、4.743MHz、4.695MHz)被表示。
若在水晶振子上形成薄膜，则如图7所示可知，根据AT－Cut水晶振子的振荡频率，频率变化产生不均。由此，频率温度特性同样地难以校正，产生作为成膜速度的蒸镀率的控制性、膜厚测量的精度的降低。因此，频率温度特性同样地，即使在未形成薄膜的状态下进行了校正的情况下，随着形成薄膜而产生偏差，无法进行准确的测量、控制。
相对于此，使用了SC－Cut水晶振子的传感器即使在表面形成了薄膜的情况下，频率温度特性以及因热冲击产生的频率的变化也不受影响，能够进行稳定的膜厚测量、蒸镀速度的控制。
图8是以所形成的Al薄膜的膜厚(振荡频率)比较SC－Cut水晶振子的频率温度特性的曲线图。在图8中，各线按照根据膜厚而减少振荡器的输出频率(5.00MHz(新、无薄膜)、4.90MHz、4.80MHz、4.70MHz)被表示。
图9是以所形成的薄膜的膜厚(振荡频率)比较对SC－Cut水晶振子的表面施加热冲击而成为规定温度的情况下的频率的时间变化的曲线图。在图9中，各线按照根据膜厚而减少振荡器的输出频率(5.00MHz(新、无薄膜)、4.97MHz、4.90MHz、4.80MHz、4.70MHz)被表示。
为了说明而使用的SC－Cut水晶振子是以绕水晶结晶轴X轴、Y轴、Z轴中的Z轴的旋转角度θ为34°、绕X轴的旋转角度为22°30′的方式被切割而成的水晶振子。
关于SC－Cut水晶振子，如图8所示那样，若比较未形成薄膜的情况(5.00MHz)和薄膜形成最大的情况(4.70MHz)，则频率即使最大也仅变化40Hz左右。这与AT－Cut水晶振子的频率的变化相比是1/10左右。此外，这表示即使膜厚增大，即即使重复多次成膜工序，水晶振子的频率温度特性也不会变化。
此外，相对于图9所示的热冲击的频率的时间变化也同样地，频率即使最大也仅变化40Hz左右，与AT－Cut水晶振子相比变化小。即，SC－Cut水晶振子的频率温度特性、因热冲击产生的频率变化均不取决于膜厚，变化较少，即使在重复多次成膜工序的情况下，也能够维持误差小的测量。其结果，将SC－Cut水晶振子用于传感器的膜厚监视装置能够进行适当的蒸镀率控制。
接着，关于SC－Cut水晶振子的切割角的确定方法、即膜厚监视装置用传感器的制造方法进行说明。
SC－Cut水晶振子如上所述，与膜厚对应的频率温度特性的变化以及频率相对于热冲击的变化，与AT－Cut水晶振子相比，不会与膜厚对应地变化。因此，重复成膜工序，在水晶振子上形成薄膜而膜厚逐渐变大的情况下，为了使频率温度特性以及因热冲击产生的频率变化为最小，只要使未形成薄膜的情况下的频率温度特性以及因热冲击产生的频率变化为最小即可。
在本实施方式中，通过求出能够使未形成薄膜的情况下的频率温度特性以及因热冲击产生的频率变化为最小的SC－Cut水晶振子的θ和确定了与膜厚监视装置用传感器相适应的SC－Cut水晶振子的结构。
具体而言，形成具有水晶振子的温度是20～65℃时的频率温度特性为±10ppm以下的θ和的SC－Cut水晶振子(条件1)。或者，形成具有相对于50℃以下的热冲击被施加于水晶振子表面前的频率的、热冲击被施加于水晶振子的表面的情况(被施加后)下的频率的变化为±10ppm以下的θ和的SC－Cut水晶振子(条件2)。另外，水晶振子绕作为水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴旋转θ、绕X轴旋转另外，水晶振子既可以满足上述条件1以及2中的任一方，也可以满足双方。
具体而言，将绕Z轴的旋转角度θ和绕X轴的旋转角度分别定义为θ1以及此外，关于频率温度特性，将水晶振子具有θ1以及的情况下的基准温度与比较温度的频率的差定义为ΔF1。接着，确定3组(θ1、ΔF1)。而且，求出作为通过3组(θ1、ΔF1)的平面的式子的第1式
此外，将θ和定义为θ2以及且将规定温度的热冲击被施加于具有θ2以及的水晶振子的表面前与被施加期间的频率之差的最大值定义为ΔF2。接着，确定3组(θ2、ΔF2)。而且，求出作为通过3组(θ2、ΔF2)的平面的式子的第2式
接着，在第1式和第2式中，作为z＝0联立地求出x以及y。即，求出频率温度特性以及因热冲击产生的频率变化ΔF1、ΔF2是0的情况下的θ和并且，通过基于所求出的x以及y将具有绕Z轴的旋转角度θ和绕X轴的旋转角度的SC－Cut水晶振子组装于传感器，制造膜厚监视装置用传感器。
而且，关于频率温度特性以及因热冲击产生的频率的变化为±10ppm以下那样的θ和的范围，也基于第1式和第2式而求出。由此，能够求出频率温度特性以及因热冲击产生的频率变化较佳的θ和能够制造抑制因高温环境下的温度产生的频率变动、具有测量精度优异的水晶振子的膜厚监视装置用传感器。
以下，使用具体例进行说明。SC－Cut水晶振子的振荡频率为5MHz。
为了求出上述第1式获得以下那样的3组(θ1、ΔF1)。关于θ1以及以作为基准的θ＝34°、为中心任意地选择数值。关于ΔF1，使用具有各θ1以及的SC－Cut水晶振子通过测量而获得。ΔF1为比较温度65℃相对于基准温度20℃的频率变化(20～65℃的频率变化)。
通过上述3点的平面的式子成为以下那样。
[数式1]
－40.687x－2.004y－0.111389z+1418.37＝0 (1)
此外，为了求出上述第2式如以下那样获得3组(θ2，ΔF2)。θ2以及与θ1以及为相同的值。关于ΔF2，使用由各θ2以及构成的SC－Cut水晶振子通过测量而获得。将30W的卤素灯的辐射热用作热冲击，水晶振子的表面温度被设定为50℃。即，ΔF2是相对于50℃以下的热冲击被施加于水晶振子的表面前的频率的、热冲击被施加于水晶振子的表面的情况下的频率变化。
通过上述3点的平面的式子如以下那样。
[数式2]
－8.004x－3.006y－0.111389z+341.52＝0 (2)
接着，求出z＝0的情况的x以及y。即，求出频率变化ΔF1、ΔF2为0的情况下的θ和其结果，获得了
接着，求出频率温度特性为±10ppm以及因热冲击产生的频率变化为±10ppm的θ和的范围。在5MHz的水晶振子的情况下，为了使它们为±10ppm，ΔF1以及ΔF2只要是±50Hz即可。因此，通过上述式(1)以及式(2)求出ΔF1以及ΔF2成为以下的组合的情况下的θ和结果如下。
(ΔF1，ΔF2)＝(50，50)的情况下，
(ΔF1，ΔF2)＝(50，－50)的情况下，
(ΔF1，ΔF2)＝(－50，50)的情况下，
(ΔF1，ΔF2)＝(－50，－50)的情况下，
由此，频率变化为±10ppm以下的θ和的范围
成为
此外，在的情况下，能够使SC－Cut水晶振子的温度漂移频率为最小值。
这样，本实施方式的膜厚监视装置用传感器、具备该膜厚监视装置用传感器的膜厚监视装置、以及由膜厚监视装置用传感器的制造方法制造的膜厚监视装置用传感器，即使形成薄膜，通过利用频率温度特性的变化以及因热冲击产生的频率变化小这样的SC－Cut水晶振子的性质，抑制因高温环境下的温度产生的频率变动，能够实现精度高的膜厚测量以及蒸发率控制。
此外，在本实施方式的膜厚监视装置用传感器的制造方法中，近似地求出在未形成薄膜的SC－Cut水晶振子中频率温度特性以及因热冲击产生的频率变化优异的θ和由此，在形成薄膜的情况下也能够与不形成薄膜的情况同样地实现精度高的膜厚测量以及蒸发率控制。
此外，如以下的图10～图12所示，具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置与具备使用AT－Cut水晶振子的传感器头的膜厚监视装置相比，能够高精度地进行控制。
图10是用具备使用AT－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置和具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置来比较水晶振子的振荡频率的时间变化的曲线图。
图11是用具备使用AT－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置和具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置来比较蒸镀率的时间变化的曲线图。
图12是用具备使用AT－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置和具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置来比较电源输出的时间变化的曲线图。
图10～图12是在经过了250秒的时刻使闭合状态的闸门成为打开状态而进行低率成膜的例子。在使用了AT－Cut水晶振子的传感器的情况下，由于电源的输出逐渐增加，即使是闸门处于闭合状态的情况下，水晶振子也会产生因辐射热造成的温度漂移。而且，若闸门成为打开状态，则由于热冲击而会向水晶振子的振荡频率高的一方转移。另一方面可知，在使用了SC－Cut水晶振子的传感器的情况下，即使是相同的条件，也几乎没有温度漂移、热冲击的影响。
这样，具备使用SC－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置在频率变化、蒸镀率变化、电源输出变化中，与具备使用AT－Cut水晶振子的传感器的膜厚监视装置相比，能够不受因高温环境下的温度产生的影响等地实现膜厚监视以及成膜工序的控制。
另外，本实施方式的膜厚监视装置用传感器3以及具备该膜厚监视装置用传感器3的膜厚监视装置2以真空蒸镀装置1为例进行了说明，但是也可以应用于溅射装置、CVD装置。
图13是应用了本实施方式的膜厚监视装置的溅射装置的概略的结构图。
溅射装置21在真空槽31内将基板32和与成膜材料的组成对应形成的靶电极33相向配置。在真空槽31内，由高频电源34投入规定电力进行辉光放电，形成等离子体气氛35。溅射装置21使在等离子体气氛35中电离了的非活性气体的离子朝向靶加速地碰撞，使由此产生的溅射粒子(靶原子)飞散而附着、堆积在基板表面。由此，溅射装置21形成薄膜。
这样的溅射装置21与图1所示的真空蒸镀装置1同样地具备具有传感器36、振荡器37以及膜厚计38的膜厚监视装置22。此外，还设有用于谋求高频电源34与靶电极33之间的阻抗的整合的阻抗整合器39。
这样的溅射装置21、CVD装置由于被暴露于等离子体中而温度高，所以需要水冷。可是，具备本发明的SC－Cut水晶振子的传感器的特征是，与AT－Cut水晶振子相比，因高温区域的温度产生的频率偏差较少。此外，该传感器与使用AT－Cut水晶振子的传感器相比，温度漂移的产生较少。因此，本发明的传感器作为传感器36也能够较佳地使用于溅射装置21、CVD装置。
另外，SC－Cut水晶振子在成膜工序中被使用后，所形成的薄膜以及电极被剥离，通过电极被再次成膜而能够再利用。
附图标记的说明
1 真空蒸镀装置
3、36 膜厚监视装置用传感器
2、22 膜厚监视装置
10、31 真空槽
11 蒸发源
15、37 振荡器
16、38 膜厚计
17 蒸发源用电源
21 溅射装置
32 基板
33 靶电极
34 高频电源
35 等离子体气氛
39 阻抗整合器

Claims (8)

1.一种膜厚监视装置用传感器，其特征在于，
该膜厚监视装置用传感器具备：
SC－Cut水晶振子，该SC－Cut水晶振子具有绕作为水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴旋转θ、绕X轴旋转的水晶板，且具有水晶振子的温度是10～170℃时的频率偏差为±20ppm以下的上述θ和以及
传感器头，该传感器头保持上述水晶振子，且不具有冷却上述水晶振子的冷却部件。
2.根据权利要求1所述的膜厚监视装置用传感器，其特征在于，
上述水晶振子具有上述水晶振子的温度是20～65℃时的频率偏差为±10ppm以下的上述θ和
3.根据权利要求2所述的膜厚监视装置用传感器，其特征在于，
上述水晶振子具有相对于50℃以下的热冲击被施加于上述水晶振子的表面前的频率，上述热冲击被施加于上述水晶振子的表面的情况下的频率的变化为±10ppm以下的上述θ和
4.根据权利要求1～3中任一项所述的膜厚监视装置用传感器，其特征在于，
上述θ是33°40′±16′，且上述是24°00′±6°。
5.根据权利要求4所述的膜厚监视装置用传感器，其特征在于，
上述θ是33°40′，且上述是24°00′。
6.一种膜厚监视装置，其特征在于，
该膜厚监视装置具备上述权利要求1～5中任一项所述的膜厚监视装置用传感器。
7.一种膜厚监视装置用传感器的制造方法，该膜厚监视装置用传感器具备：SC－Cut水晶振子，具有绕作为水晶结晶轴的正交坐标系X轴、Y轴、Z轴中的Z轴旋转θ、绕X轴旋转的水晶板；以及传感器头，保持上述水晶振子，其特征在于，
该膜厚监视装置用传感器的制造方法具备以下的工序：
以上述θ和上述为θ1和且将上述水晶板具有上述θ1和的情况下的基准温度与比较温度的频率之差定义为ΔF1，确定3组 求出作为通过3组上述的平面的式子的第1式
以上述θ和上述为θ2和且将规定温度的热冲击被施加于上述水晶板具有上述θ2和的情况下的上述水晶振子的表面前与被施加期间的频率之差的最大值定义为ΔF2，确定3组求出作为通过3组上述的平面的式子的第2式
在上述第1式和上述第2式中，作为z＝0，联立地求出x和y；以及
将水晶振子组装于上述传感器头，该水晶振子具有将所求出的上述x和y分别作为θ和的水晶板。
8.根据权利要求7所述的膜厚监视装置用传感器的制造方法，其特征在于，
该膜厚监视装置用传感器的制造方法还具备以下的工序：
基于上述第1式和第2式，求出频率温度特性以及因热冲击产生的频率变化为±10ppm以下那样的上述θ和的范围；以及
将水晶振子组装于上述传感器头，该水晶振子具有所求出的上述θ和的范围内的上述θ和的水晶板。
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