KR102341835B1 - Film thickness sensor - Google Patents

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KR102341835B1 KR1020170106492A KR20170106492A KR102341835B1 KR 102341835 B1 KR102341835 B1 KR 102341835B1 KR 1020170106492 A KR1020170106492 A KR 1020170106492A KR 20170106492 A KR20170106492 A KR 20170106492A KR 102341835 B1 KR102341835 B1 KR 102341835B1
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Abstract

[과제] 열 충격 특성이 뛰어난 막후 센서를 제공한다.
[해결 수단] 본 발명의 일 형태에 따른 막후 센서는, 수정 진동자를 구비한다.
상기 수정 진동자는, 표면 조도(surface roughness)(Ra)가 0.4 ㎛ 이하이며, 또한, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 95% 이상인 성막면을 가지는 AT컷형의 수정 진동자로 구성된다. 상기 성막면의 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)은, 97% 이상인 것이 바람직하고, 상기 성막면의 표면 조도(Ra)는, 0.25 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
[Problem] To provide a film thickness sensor with excellent thermal shock characteristics.
[Solutions] A film thickness sensor according to one embodiment of the present invention includes a crystal oscillator.
The crystal oscillator is composed of an AT-cut crystal oscillator having a film-forming surface having a surface roughness (Ra) of 0.4 µm or less and a load length ratio (tp) of 95% or more at a cut level of 50%. . It is preferable that the load length ratio tp at 50% of the cut level of the said film-forming surface is 97 % or more, and it is preferable that the surface roughness Ra of the said film-forming surface is 0.25 micrometer or less.

Description

막후 센서{FILM THICKNESS SENSOR}Thickness sensor {FILM THICKNESS SENSOR}

본 발명은, 성막 프로세스에 이용되는 막후(膜厚, Film thickness) 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a film thickness sensor used in a film forming process.

종래, 진공 증착 장치 등의 성막 장치에서, 기판에 성막되는 막의 두께 및 성막 속도를 측정하기 위해, 수정 진동자법(QCM:Quartz Crystal Microbalance)이라는 기술이 이용되고 있다. 이 방법은, 챔버 내에 배치되어 있는 수정 진동자의 공진 주파수가, 증착물의 퇴적에 의한 질량의 증가에 의해 감소하는 것을 이용한 것이다. 따라서, 수정 진동자의 공진 주파수의 변화를 측정 함으로써, 막후 및 성막 속도를 측정하는 것이 가능해진다.BACKGROUND ART Conventionally, in a film forming apparatus such as a vacuum vapor deposition apparatus, a technique called a quartz crystal microbalance (QCM) method is used in order to measure the thickness and the film forming rate of a film formed on a substrate. This method utilizes that the resonant frequency of the crystal oscillator disposed in the chamber decreases due to an increase in mass due to deposition of the deposit. Therefore, by measuring the change in the resonant frequency of the crystal oscillator, it becomes possible to measure the film thickness and the film formation speed.

이런 종류의 막후 센서에서는, 착막량의 증가에 따라, 수정 진동자의 공진 주파수가 서서히 저하해, 소정의 주파수에 이르면, 이미 안정된 막후 측정을 실시할 수 없을 정도로 주파수의 변동이 커진다. 이 때문에, 공진 주파수가 소정 이상 저하한 경우에는, 수명이 다한 것으로 판단해 수정 진동자의 교환이 실시된다. 그 교환을 용이하게 실시하기 위해, 예를 들면 특허문헌 1에는, 5 MHz의 공진 주파수를 가지는 복수의 수정판을 보지(保持)하고, 사용하는 수정판을 개개(個個)로 절체(切替) 가능하게 구성된 센서 헤드가 기재되어 있다.In this kind of thickness sensor, the resonance frequency of the crystal oscillator gradually decreases with the increase in the film deposition amount, and when a predetermined frequency is reached, the frequency fluctuation becomes large enough that stable thickness measurement cannot be performed. For this reason, when the resonance frequency is lowered by more than a predetermined value, it is judged that the service life has expired, and the crystal vibrator is replaced. In order to facilitate the exchange, for example, in Patent Document 1, a plurality of quartz plates having a resonance frequency of 5 MHz are held, and the quartz plates to be used can be individually switched. A configured sensor head is described.

한편, 이런 종류의 막후 센서에서는, 열 충격 특성에 의해 성막 레이트의 측정치가 크게 변동한다 라는 문제가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 것과 같은 센서 헤드를 이용한 수정 진동자의 절체 시, 혹은, 증발원을 차폐하는 셔터의 개방 조작 시에 있어서 증발원으로부터의 복사열을 순간적으로 받아 수정 진동자의 주파수 특성이 크게 변동하는 경우가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해, 예를 들면, 특허문헌 2에는, 수정 진동자의 성막면의 표면 조도(surface roughness)(Ra)를 소정 이하로 하는 것이 개시되어 있고, 이에 따라 수정 진동자의 열 충격 특성이 개선된다 라고 하고 있다.On the other hand, this type of film thickness sensor has a problem that the measured value of the film formation rate fluctuates greatly due to thermal shock characteristics. For example, when the crystal oscillator is switched using a sensor head as described in Patent Document 1, or when the shutter that shields the evaporator is opened, the crystal oscillator receives instantaneous radiant heat from the evaporator, and the frequency characteristic of the crystal oscillator fluctuates greatly. There are cases. In order to improve such a problem, for example, Patent Document 2 discloses that the surface roughness (Ra) of the film-forming surface of the crystal resonator is set to a predetermined level or less, and accordingly, the thermal shock characteristics of the crystal resonator are reduced. is said to be improved.

[특허문헌 1] 일본 특개 2003-139505호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2003-139505 [특허문헌 2] WO2015/182090호 공보[Patent Document 2] Publication No. WO2015/182090

근년, 진공 증착 장치 등의 성막 장치에서는, 막후 센서의 고정밀화가 요구되고 있고, 특히 열 충격 특성에 대해서는, 성막 레이트나 막후의 제어에 미치는 영향이 크기 때문에, 열 충격 특성이 뛰어난 막후 센서의 개발이 급선무가 되고 있다. 그렇지만, 단지 수정 진동자의 표면 조도를 작게 하는 것 만으로는, 열 충격 특성의 개선에는 아직도 불충분하여, 한층 더 개선이 요구되고 있다. 또한, SC컷(SC cut)형(型)이나 IT컷(IT cut)형의 수정 진동자는, 비교적 열 충격 특성이 뛰어나다는 이점이 있지만, AT컷(AT cut)형과 같은 범용의 수정 진동자와 비교해 고가이기 때문에, 막후 센서의 고비용화를 초래하는 문제가 있다.In recent years, in film forming apparatuses such as vacuum vapor deposition apparatuses, high precision of the film thickness sensor is required. In particular, the thermal shock characteristics have a large influence on the film formation rate and control of the film thickness, so the development of a film thickness sensor with excellent thermal shock characteristics is difficult. is becoming a priority. However, merely reducing the surface roughness of the crystal oscillator is still insufficient to improve the thermal shock characteristics, and further improvement is required. In addition, although the SC cut type or IT cut type crystal vibrator has the advantage that it is relatively excellent in thermal shock characteristics, it is different from a general-purpose crystal vibrator such as the AT cut type. Since it is comparatively expensive, there exists a problem which causes the cost increase of a film thickness sensor.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 열 충격 특성이 뛰어나 고비용화를 억제할 수 있는 막후 센서를 제공하는 것에 있다.In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a film thickness sensor that is excellent in thermal shock characteristics and can suppress cost increase.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명자는, 수정 진동자의 성막면의 표면 조도(Ra)를 소정 이하로 하면서, 절단 레벨 50%에서의 부하(負荷) 길이율(tp)이 소정 이상인 경우에, 수정 진동자의 열 충격 특성이 큰폭으로 개선되는 것을 발견하였다.In order to achieve the above object, the present inventor sets the surface roughness (Ra) of the film-forming surface of the crystal vibrator to a predetermined level or less, and when the load length ratio tp at the cutting level of 50% is greater than or equal to a predetermined level, It was found that the thermal shock characteristics of the vibrator were significantly improved.

즉, 본 발명의 일 형태에 따른 막후 센서는, 수정 진동자를 구비한다.That is, the thickness sensor according to one embodiment of the present invention includes a crystal vibrator.

상기 수정 진동자는, 표면 조도(Ra)가 0.4 ㎛ 이하이며, 또한, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 95% 이상인 성막면을 가지는 AT컷형의 수정 진동자로 구성된다.The crystal oscillator is composed of an AT cut crystal oscillator having a film-forming surface having a surface roughness Ra of 0.4 µm or less and a load length ratio tp of 95% or more at a cut level of 50%.

상기 성막면의 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)은, 97% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 성막면의 표면 조도(Ra)는, 0.25 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the load length ratio tp at 50% of the cut level of the said film-forming surface is 97 % or more. Moreover, it is preferable that the surface roughness (Ra) of the said film-forming surface is 0.25 micrometer or less.

상기 수정 진동자는, 결정(結晶)의 r면에 대해 3°05'±03'의 절단 방위(方位)를 가지는 수정 진동자로 구성되어도 무방하다.The crystal oscillator may be constituted by a crystal oscillator having a cutting orientation of 3°05'±03' with respect to the r-plane of the crystal.

상기 수정 진동자의 기본 발진 주파수는 특별히 한정되지 않으며, 전형적으로는, 4 MHz, 5 MHz 또는 6 MHz이다.The fundamental oscillation frequency of the crystal oscillator is not particularly limited, and is typically 4 MHz, 5 MHz, or 6 MHz.

상기 성막면은, 금속막으로 구성되어도 무방하다. 금속막은, 전형적으로는, Ag막 또는 Au막이다.The said film-forming surface may be comprised with a metal film. The metal film is typically an Ag film or an Au film.

상기 수정 진동자는, 상기 성막면이 평탄면인 플라노 컨벡스(Plano-Convex) 형상을 가져도 무방하다. 이에 따라, 등가 저항이 낮고, 진동하기 쉬운 진동자를 얻을 수 있다.The crystal oscillator may have a plano-convex shape in which the film-forming surface is a flat surface. Thereby, a vibrator with low equivalent resistance and easy to vibrate can be obtained.

이상 말한 것처럼, 본 발명의 막후 센서에 의하면, 열 충격 특성이 뛰어나 고비용화를 억제할 수 있다.As mentioned above, according to the film thickness sensor of this invention, it is excellent in a thermal shock characteristic, and cost increase can be suppressed.

[도 1] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 막후 센서를 갖춘 성막 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
[도 2] 상기 막후 센서의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
[도 3] 상기 성막 장치에서의 측정 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 4] A는 상기 막후 센서에서의 수정 진동자의 성막면을 모식적으로 나타내는 정면도이며, B는 그 배면도이다.
[도 5] 상기 수정 진동판의 열 충격 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 6] 상기 수정 진동판의 열 충격 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 7] 상기 수정 진동판의 성막면의 일례를 나타내는 주요부 확대도이다.
[도 8] 일반적인 AT컷 기판의 컷 각(cut angle)을 설명하는 수정(水晶)의 모식도이다.
[도 9] 상기 수정 진동판의 열 충격 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 10] 상기 수정 진동판의 열 충격 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 11] 상기 수정 진동판의 열 충격 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 12] 상기 수정 진동판의 열 충격 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic sectional drawing which shows the film-forming apparatus provided with the film-thickness sensor which concerns on one Embodiment of this invention.
Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the thickness sensor.
3 is a block diagram showing the configuration of a measurement unit in the film forming apparatus.
4 is a front view schematically showing the film-forming surface of the crystal oscillator in the film thickness sensor, and B is a rear view thereof.
It is a figure which shows an example of the thermal shock characteristic of the said crystal diaphragm.
It is a figure which shows an example of the thermal shock characteristic of the said crystal diaphragm.
Fig. 7 is an enlarged view of a principal part showing an example of a film-forming surface of the crystal diaphragm.
It is a schematic diagram of the correction explaining the cut angle of a general AT cut board|substrate.
Fig. 9 is a diagram showing an example of the thermal shock characteristics of the crystal diaphragm.
Fig. 10 is a diagram showing an example of the thermal shock characteristics of the crystal diaphragm.
It is a figure which shows an example of the thermal shock characteristic of the said crystal diaphragm.
Fig. 12 is a diagram showing an example of thermal shock characteristics of the crystal diaphragm.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 막후 센서를 갖춘 성막 장치를 나타내는 개략 단면도이다. 본 실시 형태의 성막 장치는, 진공 증착 장치로서 구성된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic sectional drawing which shows the film-forming apparatus provided with the film-thickness sensor which concerns on one Embodiment of this invention. The film-forming apparatus of this embodiment is comprised as a vacuum vapor deposition apparatus.

본 실시 형태의 성막 장치(10)는, 진공 챔버(11)와, 진공 챔버(11)의 내부에 배치된 증착원(12)과, 증착원(12)과 대향하는 기판 홀더(13)와, 진공 챔버(11)의 내부에 배치된 막후 센서(14)를 가진다.The film forming apparatus 10 of the present embodiment includes a vacuum chamber 11 , an evaporation source 12 disposed inside the vacuum chamber 11 , and a substrate holder 13 facing the evaporation source 12 ; It has a thickness sensor 14 disposed inside the vacuum chamber 11 .

진공 챔버(11)는, 진공배기계(眞空排氣系)(15)와 접속되어 있고, 내부를 소정의 감압 분위기로 배기해서, 유지하는 것이 가능하게 구성된다.The vacuum chamber 11 is connected with the vacuum exhaust system 15, and it is comprised so that it can exhaust and maintain the inside by a predetermined reduced pressure atmosphere.

증착원(12)은, 증착 재료의 증기(입자)를 발생시키는 것이 가능하게 구성된다. 본 실시 형태에서, 증착원(12)은, 금속재료, 금속 화합물 재료 혹은 유기 재료를 가열 증발시켜 증착 입자를 방출시키는 증발원을 구성한다. 증발원의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 저항 가열식, 유도 가열식, 전자빔 가열식 등의 여러 가지의 방식이 적용 가능하다.The vapor deposition source 12 is comprised so that it is possible to generate|occur|produce the vapor|steam (particles) of a vapor deposition material. In the present embodiment, the vapor deposition source 12 constitutes an evaporation source from which vapor deposition particles are emitted by heating and evaporating a metal material, a metal compound material, or an organic material. The type of the evaporation source is not particularly limited, and various methods such as resistance heating type, induction heating type, electron beam heating type are applicable.

기판 홀더(13)는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 성막 대상인 기판(W)을, 증착원(12)을 향해 보지(保持)하는 것이 가능하게 구성되어 있다.The substrate holder 13 is configured such that it is possible to hold the substrate W as a film formation target, such as a semiconductor wafer or a glass substrate, toward the deposition source 12 .

막후 센서(14)는, 소정의 기본 주파수(고유 진동수)를 가지는 수정 진동자를 내장하고, 후술하는 것처럼, 기판(W) 상의 증착막의 막후 및 성막 레이트를 측정하기 위한 센서 헤드를 구성한다. 막후 센서(14)는, 진공 챔버(11)의 내부이며, 증착원(12)과 대향하는 위치에 배치된다. 막후 센서(14)는, 전형적으로는, 기판 홀더(13)의 근방에 배치된다.The film thickness sensor 14 incorporates a crystal oscillator having a predetermined fundamental frequency (natural frequency), and constitutes a sensor head for measuring the film thickness and the film formation rate of the deposited film on the substrate W, as will be described later. The film thickness sensor 14 is inside the vacuum chamber 11 , and is disposed at a position facing the evaporation source 12 . The film thickness sensor 14 is typically arranged in the vicinity of the substrate holder 13 .

막후 센서(14)의 출력은, 측정 유닛(17)에 공급된다. 측정 유닛(17)은, 수정 진동자의 공진 주파수의 변화에 근거하여, 상기 막후 및 성막 레이트를 측정하는 것과 동시에, 상기 성막 레이트가 소정치가 되도록 증착원(12)을 제어한다. QCM의 흡착에 의한 주파수 변화와 질량 부하의 관계는, 이하의 식(1)에서 나타내는 사우어브레이(Sauerbrey)의 식이 이용된다.The output of the thickness sensor 14 is supplied to the measurement unit 17 . The measurement unit 17 measures the film thickness and the film formation rate based on the change in the resonant frequency of the crystal oscillator, and controls the deposition source 12 so that the film formation rate becomes a predetermined value. For the relationship between the frequency change and the mass load due to the adsorption of QCM, Sauerbrey's equation shown in the following equation (1) is used.

Figure 112017081428117-pat00001
Figure 112017081428117-pat00001

식(1)에서, ΔFs는 주파수 변화량, Δm는 질량 변화량, f0는 기본 주파수, ρQ는 수정(水晶)의 밀도, μQ는 수정의 전단 응력(shearing stress, 剪斷應力), A는 전극 면적, N는 정수(定數)를 각각 나타내고 있다.In Equation (1), ΔFs is the amount of change in frequency, Δm is the amount of change in mass, f 0 is the fundamental frequency, ρ Q is the density of the crystal, μ Q is the shearing stress of the crystal, and A is The electrode area and N respectively represent an integer.

성막 장치(10)는, 셔터(16)를 더 가진다. 셔터(16)는, 증착원(12)과 기판 홀더(13)와의 사이에 배치되고, 증착원(12)으로부터 기판 홀더(13) 및 막후 센서(14)에 이르는 증착 입자의 입사 경로를 개방 혹은 차폐하는 것이 가능하게 구성된다.The film forming apparatus 10 further has a shutter 16 . The shutter 16 is disposed between the evaporation source 12 and the substrate holder 13, and opens or It is configured to be capable of shielding.

셔터(16)의 개폐는, 도시하지 않은 제어 유닛에 의해 제어된다. 전형적으로는, 셔터(16)는, 증착 개시 시, 증착원(12)에서 증착 입자의 방출이 안정될 때까지 폐쇄(閉塞)된다. 그리고, 증착 입자의 방출이 안정되었을 때, 셔터(16)는 개방된다. 이에 따라, 증착원(12)으로부터의 증착 입자가 기판 홀더(13) 상의 기판(W)에 도달해, 기판(W)의 성막 처리가 개시된다. 동시에, 증착원(12)으로부터의 증착 입자는, 막후 센서(14)에 도달해, 기판(W) 상의 증착막의 막후 및 그 성막 레이트가 감시된다.Opening and closing of the shutter 16 is controlled by a control unit (not shown). Typically, at the start of vapor deposition, the shutter 16 is closed until emission of vapor deposition particles from the vapor deposition source 12 is stabilized. Then, when the emission of the deposited particles is stabilized, the shutter 16 is opened. Thereby, the vapor deposition particle|grains from the vapor deposition source 12 arrive at the board|substrate W on the board|substrate holder 13, and the film-forming process of the board|substrate W is started. At the same time, the vapor-deposited particles from the vapor deposition source 12 reach the film thickness sensor 14, and the film thickness of the vapor-deposited film on the substrate W and its film-forming rate are monitored.

[막후 센서][Behind the scenes sensor]

계속해서, 막후 센서(14)의 상세에 대하여 설명한다. 도 2는 막후 센서(14)의 개략 단면도이다.Then, the detail of the film thickness sensor 14 is demonstrated. 2 is a schematic cross-sectional view of the thickness sensor 14 .

도 2에 도시한 바와 같이, 막후 센서(14)는, 수정 진동자(20)와, 수정 진동자(20)를 진동 가능하게 지지하는 케이스(140)를 가진다. 수정 진동자(20)는, 성막면으로서의 표면(21)이 평탄면(平坦面)이며, 그 반대면인 이면(裏面)(22)이 철면(凸面)인 플라노 컨벡스(평철(平凸)) 형상을 가진다. 수정 진동자(20)는, 그 성막면이 증착원(12)에 대향하도록 케이스(140)에 수용되어 있다.As shown in FIG. 2, the film thickness sensor 14 has the crystal oscillator 20 and the case 140 which supports the crystal oscillator 20 so that vibration is possible. The crystal oscillator 20 is a plano convex (flat convex) in which the surface 21 as a film forming surface is a flat surface, and the reverse surface 22, which is the opposite surface, is a convex surface. have a shape The crystal oscillator 20 is accommodated in the case 140 so that the film-forming surface thereof faces the evaporation source 12 .

게다가, 막후 센서(14)는 케이스(140)의 내부에서, 수정 진동자(20)의 이면(22)의 주연(周緣)의 전극막(32)(도 4의 B)에 탄접(彈接)하는 복수의 부세(付勢) 부재(141)와, 수정 진동자(20)의 표면(21)의 주연의 전극막(31)(도 4의 A)에 당접(當接)하는 보지조(保持爪)(142)를 가진다. 부세 부재(141)는, 케이스(140)와는 전기적으로 절연된 금속 등의 도전성 재료로 구성되고, 후술하는 발진 회로(41)에 전기적으로 접속된다. 보지조(142)는, 수정 진동자(20)의 표면(21)을 증착원(12)을 향해 노출시키는 케이스(140)의 개구(開口)의 주연부(周緣部)를 구성한다. 케이스(140) 및 보지조(142)는 금속 등의 도전성 재료로 구성되어, 발진 회로(41)에 전기적으로 접속된다.Moreover, the film thickness sensor 14 is in contact with the electrode film 32 (FIG. 4B) of the periphery of the back surface 22 of the crystal vibrator 20 inside the case 140 . A plurality of biasing members 141 and a retaining member in contact with the electrode film 31 (FIG. 4A) on the periphery of the surface 21 of the crystal vibrator 20 (142). The biasing member 141 is made of a conductive material such as a metal that is electrically insulated from the case 140 , and is electrically connected to an oscillation circuit 41 , which will be described later. The holding tank 142 constitutes the periphery of the opening of the case 140 exposing the surface 21 of the crystal vibrator 20 toward the evaporation source 12 . The case 140 and the holding tank 142 are made of a conductive material such as metal, and are electrically connected to the oscillation circuit 41 .

막후 센서(14)는, 단일의 수정 진동자(20)를 보지(保持)하는 구성에 한정되지 않으며, 복수의 수정 진동자(20)를 보지(保持)하는 것이 가능하게 구성되어도 무방하다. 이 경우, 도시하지 않고도, 복수의 수정 진동자는, 케이스 내에 동일 원주 상에 회전 가능하게 보지된다. 상기 케이스에는, 임의의 회전 각도에 위치하는 수정 진동자를 증착원에 노출시키는 단일의 개구가 설치되고 있는 것과 동시에, 상기 개구를 향하는 수정 진동자를 선택적으로 절체(切替)할 수 있는 절체 기구가 설치된다.The thickness sensor 14 is not limited to the structure which holds the single crystal vibrator 20, You may be comprised so that holding the some crystal vibrator 20 is possible. In this case, although not shown in figure, the some crystal oscillator is rotatably hold|maintained on the same circumference in a case. The case is provided with a single opening for exposing a crystal oscillator positioned at an arbitrary rotation angle to an evaporation source, and a switching mechanism for selectively switching the crystal oscillator facing the opening is provided. .

[측정 유닛][Measurement unit]

다음으로, 측정 유닛(17)에 대해 설명한다.Next, the measurement unit 17 will be described.

도 3은, 측정 유닛(17)의 일 구성 예를 나타내는 개략 블록도이다. 측정 유닛(17)은, 발진 회로(41)와, 측정 회로(42)와, 컨트롤러(43)를 가진다.3 is a schematic block diagram showing an example configuration of the measurement unit 17 . The measurement unit 17 includes an oscillation circuit 41 , a measurement circuit 42 , and a controller 43 .

발진 회로(41)는, 막후 센서(14)의 수정 진동자(20)를 발진시킨다. 측정 회로(42)는, 발진 회로(41)로부터 출력되는 수정 진동자(20)의 공진 주파수를 측정하기 위한 것이다. 컨트롤러(43)는, 측정 회로(42)를 통해 수정 진동자(20)의 공진 주파수를 단위 시간마다 취득하고, 기판(W) 상으로의 증착 재료 입자의 성막 레이트 및 기판(W)에 퇴적한 증착막의 막후(膜厚)를 산출한다. 게다가, 컨트롤러(43)는 성막 레이트가 소정치가 되도록 증착원(12)을 제어한다.The oscillation circuit 41 oscillates the crystal oscillator 20 of the film thickness sensor 14 . The measurement circuit 42 is for measuring the resonance frequency of the crystal oscillator 20 output from the oscillation circuit 41 . The controller 43 acquires the resonant frequency of the crystal oscillator 20 for each unit time through the measurement circuit 42 , the deposition rate of the vapor deposition material particles on the substrate W and the deposition film deposited on the substrate W Calculate the thickness of the Furthermore, the controller 43 controls the deposition source 12 so that the film formation rate becomes a predetermined value.

측정 회로(42)는, 믹서 회로(51)와, 저역 필터(lowpass filter)(52)와, 저주파 카운터(53)와, 고주파 카운터(54)와, 기준 신호 발생 회로(55)를 가진다. 발진 회로(41)로부터 출력된 신호는, 고주파 카운터(54)로 입력되고, 먼저, 발진 회로(41)의 발진 주파수의 개략치가 측정된다. 고주파 카운터(54)에서 측정된 발진 회로(41)의 발진 주파수의 개략치는, 컨트롤러(43)로 출력된다. 컨트롤러(43)는, 측정된 개략치에 근접한 주파수의 기준 주파수(예를 들면, 5 MHz)로 기준 신호 발생 회로(55)를 발진시킨다. 이 기준 주파수로 발진한 주파수의 신호와, 발진 회로(41)로부터 출력되는 신호는, 믹서 회로(51)로 입력된다.The measuring circuit 42 includes a mixer circuit 51 , a lowpass filter 52 , a low frequency counter 53 , a high frequency counter 54 , and a reference signal generating circuit 55 . The signal output from the oscillation circuit 41 is input to the high frequency counter 54, and first, an approximate value of the oscillation frequency of the oscillation circuit 41 is measured. The approximate value of the oscillation frequency of the oscillation circuit 41 measured by the high-frequency counter 54 is output to the controller 43 . The controller 43 oscillates the reference signal generating circuit 55 with a reference frequency (for example, 5 MHz) of a frequency close to the measured approximate value. The signal of the frequency oscillated at this reference frequency and the signal output from the oscillation circuit 41 are input to the mixer circuit 51 .

믹서 회로(51)는, 입력된 2 종류의 신호를 혼합해, 저역 필터(52)를 통해 저주파 카운터(53)로 출력한다. 여기서, 발진 회로(41)로부터 입력되는 신호를 cos((ω+α)t)로 하고, 기준 신호 발생 회로로부터 입력되는 신호를 cos(ωt)로 하면, 믹서 회로(51) 내에서 cos(ωt)·cos((ω+α)t)가 되는 식으로 표현되는 교류 신호가 생성된다. 이 식은, cos(ωt)와 cos((ω+α)t)를 승산(乘算)한 형식이 되고, 이 식으로 나타나는 교류 신호는, cos((2·ω+α)t)로 표현되는 고주파 성분의 신호와, cos(αt)로 표현되는 저주파 성분의 신호의 합(和)과 동일하다.The mixer circuit 51 mixes two types of input signals, and outputs them to the low-frequency counter 53 through the low-pass filter 52 . Here, assuming that the signal input from the oscillation circuit 41 is cos((ω+α)t) and the signal input from the reference signal generator circuit is cos(ωt), in the mixer circuit 51, cos(ωt)· An alternating-current signal expressed by the expression cos((ω+α)t) is generated. This formula is a form obtained by multiplying cos(ωt) and cos((ω+α)t), and the AC signal represented by this formula is a signal of a high-frequency component expressed by cos((2·ω+α)t) It is the same as the sum of the signals of the low-frequency components expressed by and cos(αt).

믹서 회로(51)에서 생성된 신호는, 저역 필터(52)로 입력되고, 고주파 성분의 신호 cos((2·ω+α)t)가 제거되어, 저주파 성분의 신호 cos(αt) 만이 저주파 카운터(53)로 입력된다. 즉, 저주파 카운터(53)에는, 발진 회로(41)의 신호 cos((ω+α)t)와, 기준 신호 발생 회로(55)의 신호 cos(ωt)와의 차(差)의 주파수의 절대치 |α|인 저주파 성분의 신호가 입력된다.The signal generated by the mixer circuit 51 is input to the low-pass filter 52, the high-frequency component signal cos((2·ω+α)t) is removed, and only the low-frequency component signal cos(αt) is output by the low-frequency counter 53 ) is entered. That is, in the low-frequency counter 53, the absolute value |α| of the frequency of the difference between the signal cos((ω+α)t) of the oscillation circuit 41 and the signal cos(ωt) of the reference signal generator circuit 55 . A low-frequency component signal is input.

저주파 카운터(53)는, 이 저주파 성분의 신호의 주파수를 측정하고, 그 측정치를 컨트롤러(43)로 출력한다. 컨트롤러(43)는, 저주파 카운터(53)에서 측정된 주파수와 기준 신호 발생 회로(55)의 출력 신호의 주파수로부터, 발진 회로(41)가 출력하는 신호의 주파수를 산출한다. 구체적으로는, 기준 신호 발생 회로(55)의 출력 신호의 주파수가, 발진 회로(41)의 출력 신호의 주파수보다 작은 경우에는, 발진 회로(41)의 출력 신호에 저주파 성분의 신호의 주파수를 가산하고, 그 반대의 경우에는 감산한다.The low frequency counter 53 measures the frequency of the signal of this low frequency component, and outputs the measured value to the controller 43 . The controller 43 calculates the frequency of the signal output by the oscillation circuit 41 from the frequency measured by the low frequency counter 53 and the frequency of the output signal of the reference signal generating circuit 55 . Specifically, when the frequency of the output signal of the reference signal generating circuit 55 is smaller than the frequency of the output signal of the oscillation circuit 41, the frequency of the low-frequency component signal is added to the output signal of the oscillation circuit 41 and vice versa, it is subtracted.

예를 들면, 고주파 카운터(54)에 의한 발진 회로(41)의 발진 주파수의 측정치가 5 MHz를 초과하고, 기준 신호 발생 회로(55)를 5 MHz의 주파수로 발진시킨 경우에는, 기준 신호 발생 회로(55)의 발진 주파수는, 발진 회로(41)의 실제의 발진 주파수 보다 낮아진다. 따라서, 실제의 발진 회로(41)의 발진 주파수를 구하기 위해서는, 저주파 카운터(53)로 구한 저주파 성분의 신호의 주파수 |α|를, 기준 신호 발생 회로(55)의 설정 주파수 5 MHz에 가산하면 좋다. 저주파 성분의 주파수 |α|가 10 kHz이면, 발진 회로(41)의 정확한 발진 주파수는 5.01 MHz가 된다.For example, when the measured value of the oscillation frequency of the oscillation circuit 41 by the high frequency counter 54 exceeds 5 MHz and the reference signal generator circuit 55 oscillates at a frequency of 5 MHz, the reference signal generator circuit The oscillation frequency of (55) is lower than the actual oscillation frequency of the oscillation circuit 41 . Therefore, in order to obtain the actual oscillation frequency of the oscillation circuit 41, the frequency |α| of the low-frequency component signal obtained by the low-frequency counter 53 may be added to the set frequency of the reference signal generator circuit 55 at 5 MHz. . If the frequency |α| of the low-frequency component is 10 kHz, the correct oscillation frequency of the oscillation circuit 41 is 5.01 MHz.

저주파 카운터(53)의 분해능(分解能)에는 상한이 있지만, 그 분해능은, 상기 차(差)의 주파수 |α|를 측정하기 위해 할당할 수 있기 때문에, 같은 분해능으로 발진 회로(41)의 발진 주파수를 측정하는 경우에 비해, 정확한 주파수 측정을 실시할 수 있다.Although the resolution of the low-frequency counter 53 has an upper limit, the resolution can be assigned to measure the difference frequency |α|, so the oscillation frequency of the oscillation circuit 41 with the same resolution Compared to the case of measuring , accurate frequency measurement can be performed.

또한, 기준 신호 발생 회로(55)의 발진 주파수는 컨트롤러(43)에 의해 제어되고, 그 발진 주파수를, 차(差)의 주파수 |α|가 소정치 보다 작아지도록 설정할 수 있기 때문에, 저주파 카운터(53)의 분해능을 유효하게 활용할 수 있다. 구해진 주파수의 값은, 컨트롤러(43)에 기억된다. 컨트롤러(43)는, 구해진 주파수의 값으로부터, 상기 식(1)에서 나타낸 연산식을 이용하여, 기판(W) 상에 퇴적한 증착 재료의 막후 및 성막 레이트를 산출한다.In addition, since the oscillation frequency of the reference signal generating circuit 55 is controlled by the controller 43, and the oscillation frequency can be set so that the difference frequency |α| is smaller than a predetermined value, the low frequency counter ( 53) can be effectively utilized. The obtained frequency value is stored in the controller 43 . The controller 43 calculates the film thickness and the film formation rate of the vapor deposition material deposited on the substrate W by using the arithmetic expression shown in the above equation (1) from the obtained frequency value.

[수정 진동자][Crystal Oscillator]

계속해서, 수정 진동자(20)의 상세에 대하여 설명한다. 도 4의 A, B는 각각, 수정 진동자(20)의 정면도 및 배면도이다.Then, the detail of the crystal oscillator 20 is demonstrated. 4A and 4B are a front view and a rear view of the crystal vibrator 20, respectively.

수정 진동자(20)의 표면(21) 및 이면(22)에는, 소정 형상의 전극막(31, 32)이 각각 형성되고 있다. 전극막(31)은 보지조(142)에 접촉하고, 전극막(32)은 부세 부재(141)에 접촉한다. 전극막(31, 32)은, 도 4의 A, B에서 음영 부분으로 나타낸 것처럼 서로 다른 형상으로 형성되어 있지만, 전극막(31, 32)의 형상은 도시의 예로 한정되지 않는다. 전극막(31, 32)은 각각, 금(金)(Au), 은(銀)(Ag) 등의 금속막으로 형성되어 있다.On the front surface 21 and the back surface 22 of the crystal oscillator 20, electrode films 31 and 32 having a predetermined shape are respectively formed. The electrode layer 31 contacts the holding tank 142 , and the electrode layer 32 contacts the biasing member 141 . The electrode films 31 and 32 are formed in different shapes as indicated by shaded portions in A and B of FIG. 4 , but the shapes of the electrode films 31 and 32 are not limited to the illustrated examples. The electrode films 31 and 32 are each formed of a metal film such as gold (Au) or silver (Ag).

수정 진동자(20)는, 발진 회로(41)를 통해 전극막(31, 32)으로 고주파 전압이 인가되는 것으로, 두께 미끄럼 진동(thickness-shear vibration) 모드로 발진한다. 본 실시 형태의 수정 진동자(20)에는, 25℃에서의 기본 주파수가 5 MHz 또는 6 MHz의 수정 진동자가 이용된다.The crystal vibrator 20 oscillates in a thickness-shear vibration mode by applying a high-frequency voltage to the electrode films 31 and 32 through the oscillation circuit 41 . For the crystal oscillator 20 of the present embodiment, a crystal oscillator having a fundamental frequency of 5 MHz or 6 MHz at 25°C is used.

또한, 수정 진동자(20)의 기본 주파수는 5 MHz에 한정되지 않고, 5 MHz 미만의 임의의 주파수(예를 들면, 4 MHz, 3.25 MHz, 2.5 MHz 등)를 기본 주파수로 하는 수정 진동자가 적용 가능하다. 혹은, 5 MHz를 넘는 임의의 주파수(예를 들면, 6 MHz 등)를 기본 주파수로 하는 수정 진동자가 이용되어도 무방하다.In addition, the fundamental frequency of the crystal oscillator 20 is not limited to 5 MHz, and a crystal oscillator having an arbitrary frequency less than 5 MHz (eg, 4 MHz, 3.25 MHz, 2.5 MHz, etc.) as the fundamental frequency is applicable. do. Alternatively, a crystal oscillator having an arbitrary frequency exceeding 5 MHz (eg, 6 MHz, etc.) as the fundamental frequency may be used.

수정 진동자(20)의 이면(22)은, 소정의 곡률 반경을 가지는 곡면으로 구성된다. 이면(22)이 곡면으로 구성되는 것으로, 수정 진동자(20)의 직렬 저항이 작아지고, 소망하는 기본 진동수로 수정 진동자(20)를 안정되게 진동시킬 수 있다. 이면(22)의 곡률 반경은 특별히 한정되지 않으며, 수정 진동자(20)의 직경 등에 따라 적절히 설정 가능하다. 본 실시 형태의 수정 진동자(20)에서는, 직경이 12.4 mm, 이면(22)의 곡률 반경은 100 mm∼200 mm이다.The back surface 22 of the crystal vibrator 20 is formed of a curved surface having a predetermined radius of curvature. When the back surface 22 is configured as a curved surface, the series resistance of the crystal oscillator 20 is reduced, and the crystal oscillator 20 can be stably vibrated at a desired fundamental frequency. The radius of curvature of the back surface 22 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the diameter of the crystal vibrator 20 or the like. In the crystal vibrator 20 of this embodiment, the diameter is 12.4 mm, and the radius of curvature of the back surface 22 is 100 mm - 200 mm.

[수정 진동자의 열 충격 특성][Thermal shock properties of crystal oscillators]

이런 종류의 막후 센서에서는, 열 충격 특성에 의해 성막 레이트의 측정치가 크게 변동한다고 하는 문제가 있다. 여기서 말하는 열 충격 특성이란, 예를 들면, 수정 진동자의 절체 시, 혹은, 증발원을 차폐하는 셔터의 개방 조작 시에 있어서, 증발원으로부터의 복사열을 순간적으로 받았을 때의 수정 진동자의 국소적인 온도 변화에 기인하는 측정 주파수의 일시적인 변동을 의미하고, 그 주파수의 변동량이 클수록 성막 레이트나 막후의 측정 정도가 저하한다. 이를 본뜬 실험을 도 5 및 도 6에 나타낸다. 입열(入熱)의 개시와 종료로 주파수의 변동량(ΔF)이 관측되고 있다. 진동자 전체의 온도 변화 유래가 아니라, 이 입열에만 유래하는 주파수 변동을 열 충격 특성으로 정의한다.In this type of film thickness sensor, there is a problem that the measured value of the film formation rate fluctuates greatly due to thermal shock characteristics. The thermal shock characteristics referred to herein are, for example, due to the local temperature change of the crystal oscillator when the crystal oscillator is switched over or when the shutter that shields the evaporator is opened, and when the radiant heat from the evaporator is instantaneously received. It means a temporary fluctuation of the measurement frequency, and the greater the fluctuation amount of the frequency, the lower the film formation rate and the measurement accuracy of the film thickness. Experiments simulating this are shown in FIGS. 5 and 6 . The amount of change (ΔF) in frequency with the start and end of heat input is observed. The frequency fluctuation that is not caused by the temperature change of the entire vibrator but only this heat input is defined as the thermal shock characteristic.

여기서, 수정 진동자의 성막면의 표면 조도(Ra)를 소정 이하로 함으로써, 수정 진동자의 열 충격 특성이 개선되는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 도 5에, 성막면의 표면 조도(Ra)가 0.37 ㎛인 수정 진동자 샘플 6M-1(기본 주파수 6 MHz, 컷 각 θ = 35°15'±20')의 열 충격 특성과, 성막면의 표면 조도(Ra)가 0.43 ㎛인 수정 진동자 샘플 6M-2(기본 주파수 6 MHz, 컷 각 θ = 35°15'±20')의 열 충격 특성을 비교해 나타낸다. 동(同) 도면은, 30 W 할로겐 램프로 수정 진동자의 성막면 측에 열 복사를 가했을 때의 주파수 변화를 나타내고 있고, 측정 개시로부터 10초 후에 램프 온(ON), 40초 후에 램프 오프(OFF)로 하였다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 표면 조도(Ra)가 작은 샘플 6M-1의 쪽이, 주파수 변화가 작고, 열 충격 특성이 뛰어나다.Here, it is known that the thermal shock characteristic of a crystal vibrator is improved by making the surface roughness Ra of the film-forming surface of a crystal vibrator into a predetermined|prescribed or less. For example, in Fig. 5, the thermal shock characteristics of the crystal oscillator sample 6M-1 (fundamental frequency 6 MHz, cut angle θ = 35°15'±20') having a surface roughness (Ra) of 0.37 µm on the film-forming surface, The thermal shock characteristics of the crystal oscillator sample 6M-2 (fundamental frequency 6 MHz, cut angle θ = 35°15'±20') having a surface roughness (Ra) of 0.43 µm on the film-forming surface are compared and shown. The same figure shows the frequency change when thermal radiation is applied to the film-forming surface side of the crystal oscillator with a 30 W halogen lamp, and the lamp is turned on after 10 seconds from the start of the measurement, and the lamp is turned off after 40 seconds from the start of the measurement. ) was made. As shown in the figure, the sample 6M-1 with a small surface roughness Ra has a small frequency change and is excellent in thermal shock characteristics.

또한, 위에서 설명한 바와 같이, 성막면에는 금속막(전극막(31))이 설치되어 있지만, 전극막(31)의 두께는 약 150 nm로 얇기 때문에, 성막면의 표면 조도(Ra)는 전극막(31)의 표면 조도(Ra)로서 평가된다.In addition, as described above, although a metal film (electrode film 31) is provided on the film-forming surface, since the thickness of the electrode film 31 is as thin as about 150 nm, the surface roughness Ra of the film-forming surface is the electrode film. It is evaluated as the surface roughness (Ra) of (31).

근년에는, 막후 센서의 고정밀화가 요구되고 있고, 특히 열 충격 특성에 대해서는, 성막 레이트나 막후의 제어에 미치는 영향이 크기 때문에, 열 충격 특성이 뛰어난 막후 센서의 개발이 급선무가 되고 있다. 그렇지만, 단지 수정 진동자의 표면 조도를 작게 하는 것 만으로는, 열 충격 특성의 개선에는 아직도 불충분하며, 한층 더 개선이 요구되고 있다.In recent years, high precision of the film thickness sensor has been demanded, and in particular, the thermal shock characteristics have a large influence on the film formation rate and the control of the film thickness. However, merely reducing the surface roughness of the crystal vibrator is still insufficient to improve the thermal shock characteristics, and further improvement is required.

한편, 본 발명자는, 수정 진동자의 성막면의 표면 조도(Ra)를 소정 이하로 하면서, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)을 소정 이상으로 함으로써, 수정 진동자의 열 충격 특성이 큰폭으로 개선되는 것을 발견하였다. 즉, 수정 진동자의 열 충격 특성은, 성막면의 표면 조도(Ra) 뿐만이 아니라, 상기 부하 길이율(tp)이 크게 관계하고 있고, 표면 조도(Ra)가 작게 억제되어도, 상기 부하 길이율(tp)의 값이 소정 미만인 경우는, 오히려 열 충격 특성이 악화되는 경향이 있다.On the other hand, in the present inventor, the thermal shock characteristics of the crystal vibrator can be significantly improved by setting the load length ratio tp at 50% of the cut level to be higher than or equal to a predetermined level while setting the surface roughness Ra of the film-forming surface of the crystal vibrator to a predetermined level or less. found to be improved. That is, the thermal shock characteristics of the crystal resonator are largely related not only to the surface roughness Ra of the film-forming surface, but also to the load length ratio tp, and even if the surface roughness Ra is suppressed to be small, the load length ratio tp ) is less than a predetermined value, the thermal shock characteristics tend to deteriorate on the contrary.

예를 들면, 도 6에, 성막면의 표면 조도(Ra)가 0.34 ㎛인 수정 진동자 샘플 6M-3(기본 주파수 6 MHz, 컷 각 θ = 35°15'±20')의 열 충격 특성을 나타낸다. 시험 조건은 도 5의 예와 마찬가지로 하였다. 샘플 6M-3의 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)은 80.2%이며, 샘플 6M-1의 95.2%, 샘플 6M-2의 95.5%와 비교해 낮다.For example, Fig. 6 shows the thermal shock characteristics of a crystal oscillator sample 6M-3 (fundamental frequency 6 MHz, cut angle θ = 35°15'±20') having a surface roughness Ra of 0.34 µm on the film-forming surface. . Test conditions were the same as in the example of FIG. 5 . The load length ratio (tp) at 50% of the cut level of Sample 6M-3 is 80.2%, which is low compared to 95.2% of Sample 6M-1 and 95.5% of Sample 6M-2.

샘플 6M-3의 표면 조도(Ra)는, 샘플 6M-1 및 샘플 6M-2 보다 작음에도 불구하고, 주파수 변화는, 도 5 및 도 6에 도시한 것처럼, 샘플 6M-1, 6 M-2 보다 악화되고 있다. 이와 같이, 성막면의 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율은, 수정 진동자의 열 충격 특성에 큰 상관을 가지는 것이 확인된다.Although the surface roughness (Ra) of sample 6M-3 is smaller than that of samples 6M-1 and 6M-2, the frequency change is, as shown in FIGS. 5 and 6, samples 6M-1, 6M-2 getting worse. As described above, it is confirmed that the load length ratio at the cut level of 50% of the film-forming surface has a large correlation with the thermal shock characteristics of the crystal oscillator.

또한, 상술의 샘플 6M-1, 6 M-2, 6 M-3 각각의 표면 조도(Ra, Ry, Ra)와 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)을 표 1에 정리하여 나타낸다.In addition, the surface roughness (Ra, Ry, Ra) of each of the above-mentioned samples 6M-1, 6M-2, and 6M-3 and the load length ratio (tp) at a cutting level of 50% are shown collectively in Table 1.

Figure 112017081428117-pat00002
Figure 112017081428117-pat00002

여기서, Ra는 산술 평균 조도, Ry는 최대 높이, Rz는 10점 평균 조도를 의미한다(JIS B 0601-1994).Here, Ra is the arithmetic mean illuminance, Ry is the maximum height, and Rz is the 10-point average illuminance (JIS B 0601-1994).

표면 조도에서는, 최소 2 승법(乘法)에 의해 높이 데이터의 기준면을 구하고, 그 기준면과 각 포인트의 높이 데이터의 차를 조도로서 연산한다.In surface roughness, the reference plane of height data is calculated|required by the least square method, and the difference between the reference plane and the height data of each point is computed as roughness.

표면 조도(Ra)는, 기준면으로부터 측정 곡면까지의 편차의 절대치를 합계해 평균하는 것으로 구할 수 있다.Surface roughness (Ra) can be calculated|required by summing up and averaging the absolute values of the deviation from a reference plane to a measurement curved surface.

표면 조도(Ry)는, 기준면으로부터 가장 높은 산정(山頂)까지의 높이 Yp와 가장 낮은 곡저(谷底)까지의 깊이 Yv와의 합으로 구할 수 있다.The surface roughness Ry can be calculated|required by the sum of the height Yp from a reference plane to the highest mountaintop, and the depth Yv to the lowest trough.

표면 조도(Rz)는, 「가장 높은 산정으로부터 5번째까지의 산정(山頂)의 표고(標高)의 절대치의 평균」과「가장 낮은 곡저(谷底)로부터 5번째까지의 곡저의 표고의 절대치의 평균」의 합으로 구할 수 있다.The surface roughness (Rz) is "average of the absolute values of the elevations of the 5th to the 5th peak from the highest mountain" and "the average of the absolute values of the elevations of the 5th to the 5th valley bottoms" It can be obtained by the sum of '.

절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)은, 조도 곡면을 산정면(山頂面)에 평행한 절단 레벨(Ry의 50%)로 절단했을 때 얻어지는 절단 면적의 합의 기준면에 대한 비의 백분율로 구할 수 있다.The load length ratio (tp) at the cutting level 50% is the ratio of the ratio to the reference plane of the sum of the cutting areas obtained when the roughness curved surface is cut at the cutting level parallel to the peak surface (50% of Ry) as a percentage can be saved

본 명세서에서는, 상기 각 값을, 표면 조도 합계(키엔스 사(KEYENCE CORPORATION) 제(製) 컨트롤러 VK-9500/측정기 9510)를 사용해 측정하였다. 이하의 설명에서도 마찬가지이다.In this specification, each said value was measured using the surface roughness summation (KEYENCE CORPORATION controller VK-9500/measuring instrument 9510). The same applies to the description below.

본 실시 형태의 수정 진동자(20)는, 표면 조도(산술 평균 조도:Ra)가 0.4 ㎛ 이하이며, 또한, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 95% 이상인 성막면(표면(21))을 가진다.The crystal vibrator 20 of the present embodiment has a surface roughness (arithmetic mean roughness: Ra) of 0.4 µm or less, and a film-forming surface (surface 21) having a load length ratio tp of 95% or more at a cutting level of 50%. )) has

성막면의 표면 조도(Ra)가 0.4 ㎛를 초과하면, 상기 부하 길이율(tp)이 95% 이상의 경우에서도, 표면 조도(Ra)가 0.4 ㎛ 이하인 것과 비교하여, 열 충격 시에서의 주파수 변화가 커진다(샘플 6M-1, 6 M-2 참조). 또한, 성막면의 상기 부하 길이율(tp)이 95% 미만이면, 표면 조도(Ra)가 0.4 ㎛ 이하인 경우에서도, 상기 부하 길이율(tp)이 95% 이상의 것과 비교하여, 열 충격 시에서의 주파수 변화가 커진다(샘플 6M-1, 6 M-3 참조).When the surface roughness (Ra) of the film-forming surface exceeds 0.4 µm, even when the load length ratio (tp) is 95% or more, compared to that when the surface roughness (Ra) is 0.4 µm or less, the frequency change at the time of thermal shock is increased (see samples 6M-1 and 6M-2). In addition, when the load length ratio tp of the film-forming surface is less than 95%, even when the surface roughness Ra is 0.4 µm or less, compared with that of 95% or more, the load length ratio tp is 95% or more. The frequency change is large (see samples 6M-1 and 6M-3).

또한, 거의 같은 표면 조도(Ra)를 가지는 샘플 6M-1과 샘플 6M-3을 비교하면, 양자의 ΔF의 비(390/580:67%)로부터 샘플 6M-1은, 샘플 6M-3에 대해 약 33%의 ΔF의 개선이 인정된다. 이는, 샘플 6M-1의 부하 길이율(tp)이 샘플 6M-3의 그것 보다 높기 때문이며, 이로부터 부하 길이율(tp)의 ΔF 저감에 대한 현저한 효과가 인정된다.In addition, when sample 6M-1 and sample 6M-3, which have almost the same surface roughness (Ra), are compared, from the ratio of ΔF of both (390/580: 67%), sample 6M-1 is that of sample 6M-3. An improvement in ΔF of about 33% is recognized. This is because the load length ratio tp of the sample 6M-1 is higher than that of the sample 6M-3, and from this, a remarkable effect on the ΔF reduction of the load length ratio tp is recognized.

이 부하 길이율(tp)의 효과는, 표면 조도(Ra)가 샘플 6M-3 보다 높은 샘플 6M-2에 대해서도 마찬가지로 인정되고, 양자의 ΔF의 비(480/580:83%)로부터 샘플 6M-2는, 샘플 6M-3에 대해 ΔF가 약 17% 개선되고 있다.The effect of this load length ratio (tp) is similarly recognized for sample 6M-2 having a higher surface roughness (Ra) than sample 6M-3, and from the ratio of ΔF between them (480/580: 83%), sample 6M- 2, ΔF is improved by about 17% for sample 6M-3.

또한, 표면 조도(Ra)의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 표면 조도(Ra)의 값이 작은 것일수록 열 충격 시의 주파수 변화를 작게 억제할 수 있는 한편으로, 성막면의 가공이 곤란해지고, 가공 코스트가 증가하는 경향이 있다. 이 때문에, 표면 조도(Ra)의 하한은, 예를 들면, 0.19 ㎛로 할 수 있다. 이에 따라, 가공 코스트의 증가를 억제하면서, 내열 충격성이 뛰어난 수정 진동자를 얻을 수 있다.The lower limit of the surface roughness (Ra) is not particularly limited, but the smaller the value of the surface roughness (Ra), the smaller the frequency change during thermal shock can be suppressed, while the processing of the film-forming surface becomes difficult and processing The cost tends to increase. For this reason, the lower limit of the surface roughness Ra can be made into 0.19 micrometer, for example. Thereby, a crystal vibrator excellent in thermal shock resistance can be obtained, suppressing an increase in processing cost.

상기 성막면을 얻는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 전형적으로는, 유리지립(遊離砥粒)을 이용한 양면 랩핑기에 의해, 소망하는 기본 주파수가 얻어지는 두께까지 조연마(粗硏磨)한 후, 중연마(中硏磨), 마무리 연마의 순으로 수정판(水晶板)을 가공한다.The method of obtaining the said film-forming surface is not specifically limited, Typically, after rough-polishing to the thickness in which the desired fundamental frequency is obtained with the double-sided lapping machine using free abrasive grain, medium grinding|polishing Process the quartz plate in the order of (中硏磨) and final polishing.

상기 성막면은 경면(鏡面)인 것이 바람직하지만, 상술과 같이 경면 마무리는 통상, 다대(多大)한 가공 코스트를 필요로 한다. 이 때문에 성막면의 전역을 균질(均質)로 경면으로 마무리 하는 것이 아니라, 성막면의 일부의 영역을 경면 혹은 경면에 가까운 상태로 연마한다.Although it is preferable that the said film-forming surface is a mirror surface, as mentioned above, mirror finishing normally requires a large processing cost. For this reason, rather than uniformly finishing the entire film-forming surface to a mirror surface, a part of the film-forming surface is polished to a mirror surface or near-mirror surface.

구체적으로는, 마무리 연마로서 예를 들면, #1000∼#2000 정도 입도(粒度)의 연마지립(硏磨砥粒)을 이용하고, 표면의 돌출부(산정부(山頂部)) 만을 깎아내도록 연마한다. 필요에 따라 화학적 연마가 병용(倂用)되어도 무방하다. 또한, 가공 방향이나 가공 압력이 단계적으로 조정되어도 무방하다. 이러한 가공 방법에 의해, 상기 표면 조도(Ra) 및 부하 길이율(tp)을 가지는 성막면을 얻을 수 있다.Specifically, as the finish polishing, for example, abrasive grains having a particle size of about #1000 to #2000 are used, and only the protruding portion (mountain portion) of the surface is polished off. . If necessary, chemical polishing may be used in combination. In addition, the processing direction or the processing pressure may be adjusted in stages. By such a processing method, the film-forming surface which has the said surface roughness Ra and the load length ratio tp can be obtained.

도 7에, 본 실시 형태의 수정 진동자(20)의 성막면을 150배로 확대했을 때의 표면 상태의 일례를 나타낸다. 도면에서 부호(S)가, 경면 혹은 경면에 가까운 상태의 영역(이하, 경면부(鏡面部)라고 한다)에 상당한다. 동 도면에 도시한 것처럼 경면부(S)가 성막면의 일부의 영역에 이산적(離散的)으로 존재하고 있는 양태를 알 수 있다.An example of the surface state when the film-forming surface of the crystal oscillator 20 of this embodiment is enlarged 150 times in FIG. 7 is shown. In the drawings, reference numeral S corresponds to a mirror surface or a region in a state close to the mirror surface (hereinafter referred to as a mirror surface portion). As shown in the figure, it can be seen that the mirror-surface portions S are discretely present in a part of the film-forming surface.

수정 진동자(20)는, 전형적으로는, 비교적 온도 특성이 뛰어난 AT컷형의 수정 진동자(컷 각 θ =35°15'±20')가 이용된다. 이외에도, 수정 진동자(20)로서 AT컷보다 온도 특성이 뛰어난 SC컷형의 수정 진동자(컷 각 θ = 33°30'±11', φ = 20°25'±6°)가 이용되어도 무방하지만, 통상, SC컷형 기판은 AT컷형 기판과 비교해 고가이고, 따라서 막후 센서의 고비용화를 초래한다. 이 때문에, 수정 진동자(20)에는 AT컷 기판을 이용하는 것이 바람직하다.As the crystal oscillator 20, typically, an AT cut-type crystal oscillator (cut angle θ = 35°15'±20') having relatively excellent temperature characteristics is used. In addition, as the crystal oscillator 20, an SC-cut crystal oscillator (cut angle θ = 33°30'±11', φ = 20°25'±6°) that has superior temperature characteristics than the AT cut may be used, but usually , SC-cut substrates are expensive compared to AT-cut substrates, thus resulting in high cost of the film thickness sensor. For this reason, it is preferable to use the AT cut board|substrate for the crystal oscillator 20. As shown in FIG.

통상의 AT컷 기판은, 도 8의 B에 도시한 바와 같이, 결정(結晶)의 X축(전기(電氣) 축) 주위에 Z축(성장(成長) 축)에 대해 35°15'의 각도로 절출(切出)해 형성된다. 한편, 결정의 Z축에 대해 소정 각도를 이루는 r면(면지수(面指數)(01-11)) 및 R면(면지수(10-11))은, 도 8의 A에 도시한 것처럼, Z축을 중심으로 정육각형을 그리듯이 교대로 위치하고 있다. 이들 r면 및 R면의 Z축에 대한 각도는, 도 8의 B에 도시한 것처럼, 모두 38°13'이다.A typical AT cut substrate has an angle of 35°15' with respect to the Z-axis (growth axis) around the X-axis (electrical axis) of the crystal, as shown in Fig. 8B. It is formed by cutting out. On the other hand, the r-plane (plane index (01-11)) and the R-plane (plane index (10-11)) forming a predetermined angle with respect to the Z-axis of the crystal are, as shown in FIG. 8A , They are alternately positioned as if drawing a regular hexagon around the Z axis. The angles of the r-plane and the R-plane with respect to the Z-axis are 38°13' in both cases, as shown in FIG. 8B .

실제의 수정 진동자를 얻으려면, 결정으로부터 수정편(水晶片)을 절단해, 블랭크를 얻을 필요가 있다. 이 경우, 수정 블랭크는 얇아지기 때문에, Z축이 불명확해진다. 그러나, 결정의 r면은 확인할 수 있으므로, 이 r면을 기준으로서 수정 블랭크를 절출할 수 있다. 이 r면에 대한 AT컷 기판의 컷 각(cut angle)은, (38°13')-(35°15') = 2°58'이다.In order to obtain an actual crystal oscillator, it is necessary to cut a crystal piece from the crystal to obtain a blank. In this case, since the quartz blank becomes thin, the Z-axis becomes unclear. However, since the r-plane of the crystal can be confirmed, a quartz blank can be cut out using this r-plane as a reference. The cut angle of the AT cut substrate with respect to this r-plane is (38°13')-(35°15') = 2°58'.

AT컷 기판 중, 35°08'±03'(r면에 대한 절단 방위가 3°05'±03')의 컷 각 θ를 가지는 수정 진동자는, 공진 주파수의 온도 드리프트가 실온(25℃)으로부터 80℃ 부근의 범위에서 20 ppm 이하로 억제할 수 있기 때문에, 내열 충격성이 뛰어나다. 이에 따라, 주파수 측정의 안정화를 도모할 수 있어 고정밀의 막후(膜厚) 감시(監視)와 성막 레이트의 제어를 실현할 수 있다.Among the AT cut substrates, the crystal vibrator having a cut angle θ of 35°08'±03' (the cutting direction with respect to the r-plane is 3°05'±03') has a temperature drift of the resonance frequency from room temperature (25°C). Since it can suppress to 20 ppm or less in the range of 80 degreeC vicinity, it is excellent in thermal shock resistance. Thereby, frequency measurement can be stabilized, and high-precision film thickness monitoring and film-forming rate control can be implement|achieved.

[실험 예][Experimental example]

계속해서, 기본 주파수 5 MHz의 수정 진동자를 이용한 실험 예를 설명한다.Subsequently, an experimental example using a crystal oscillator having a fundamental frequency of 5 MHz will be described.

본 발명자는, 표 2에 도시한 다양한 표면 조도의 성막면을 가지는 기본 주파수 5 MHz의 수정 진동자를 준비하여, 그러한 열 충격 특성을 평가했다. 본 실험 예에서는, 열 충격에 의한 주파수 변동량의 허용치를 300 Hz로 하고, ΔF의 값이 300 Hz 이상인 샘플을 「×」, ΔF의 값이 200 Hz 이상 300 Hz 미만인 샘플을 「△」, ΔF의 값이 200 Hz 미만인 샘플을 「○」으로 평가했다. 고정밀의 막후 감시 및 성막 레이트의 제어를 실현하기 위해서는, ΔF의 값은 300 Hz 미만이 바람직하고, 200 Hz 미만이면 더욱 바람직하다.The present inventors prepared crystal oscillators with a fundamental frequency of 5 MHz having film-forming surfaces of various surface roughnesses shown in Table 2, and evaluated such thermal shock characteristics. In this experimental example, the allowable value of the frequency fluctuation due to thermal shock is 300 Hz, and the sample with ΔF value of 300 Hz or more is “×”, and the sample with ΔF value of 200 Hz or more and less than 300 Hz is “Δ” and ΔF. The sample whose value is less than 200 Hz was evaluated as "(circle)". In order to realize high-precision film thickness monitoring and control of the film formation rate, the value of ?F is preferably less than 300 Hz, and more preferably less than 200 Hz.

Figure 112017081428117-pat00003
Figure 112017081428117-pat00003

(실험 예1)(Experimental Example 1)

표면 조도(Ra)가 0.23 ㎛, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 98.4%인 성막면에, 전극막으로서 두께 약 150 nm의 Au막이 증착된, 직경 12.4 mm, 곡률 200 mm의 플라노 컨벡스 형(型) 수정 진동자 샘플(컷 각 θ = 35°08'±03'(r면에 대한 절단 방위 3°05'±03')) 5M-1을 준비했다. 그리고, 30W 할로겐 램프로 샘플 5M-1의 성막면 측에 열 복사를 가했을 때의 주파수 변화를 측정한 결과, 주파수 변화량(ΔF)은 약 140Hz이었다. 샘플 5M-1의 열 충격 특성을 도 9에 나타낸다.A surface roughness (Ra) of 0.23 µm and a load length ratio (tp) of 98.4% at a cut level of 50%, an Au film of about 150 nm in thickness was deposited as an electrode film, 12.4 mm in diameter, and a curvature of 200 mm A plano convex crystal oscillator sample (cut angle θ = 35°08'±03' (cutting orientation with respect to the r-plane 3°05'±03')) 5M-1 was prepared. And as a result of measuring the frequency change when thermal radiation was applied to the film-forming surface side of sample 5M-1 with a 30 W halogen lamp, the frequency change amount (DELTA)F was about 140 Hz. The thermal shock properties of sample 5M-1 are shown in FIG. 9 .

(실험 예2)(Experimental Example 2)

성막면의 표면 조도(Ra)가 0.19 ㎛, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 97.0%인 이외에는, 실험 예1과 동일한 구성의 수정 진동자 샘플 5M-2를 준비하여, 실험 예1과 동일한 조건으로 열 충격 시의 주파수 변화를 측정했다. 측정의 결과, 주파수 변화량(ΔF)은 약 140 Hz이었다.A crystal oscillator sample 5M-2 having the same configuration as in Experimental Example 1 was prepared, except that the surface roughness (Ra) of the film-forming surface was 0.19 µm and the load length ratio (tp) at 50% of the cutting level was 97.0%, Experimental Example 1 The frequency change during thermal shock was measured under the same conditions as As a result of the measurement, the frequency change amount (ΔF) was about 140 Hz.

(실험 예3)(Experimental Example 3)

성막면의 표면 조도(Ra)가 0.19 ㎛, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 72.2%, 곡률이 100 mm인 이외에는, 실험 예1과 동일한 구성의 수정 진동자 샘플 5M-3을 준비해, 실험 예1과 동일한 조건으로 열 충격 시의 주파수 변화를 측정했다. 측정의 결과, 주파수 변화량(ΔF)은 약 300 Hz이었다. 샘플 5M-3의 열 충격 특성을 도 10에 나타낸다.A crystal oscillator sample 5M-3 having the same configuration as in Experimental Example 1 was prepared except that the surface roughness (Ra) of the film-forming surface was 0.19 µm, the load length ratio (tp) at 50% of the cut level was 72.2%, and the curvature was 100 mm. , The frequency change during thermal shock was measured under the same conditions as in Experimental Example 1. As a result of the measurement, the frequency change amount (ΔF) was about 300 Hz. The thermal shock properties of sample 5M-3 are shown in FIG. 10 .

(실험 예4)(Experimental Example 4)

성막면의 표면 조도(Ra)가 0.28 ㎛, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 76.9%, 컷 각 θ = 35°15'±20'(r면에 대한 절단 방위가 2°58'±20')인 이외에는, 실험 예1과 동일한 구성의 수정 진동자 샘플 5M-4를 준비해, 실험 예1과 동일한 조건으로 열 충격 시의 주파수 변화를 측정했다. 측정의 결과, 주파수 변화량(ΔF)은 약 330 Hz이었다. 샘플 5M-4의 열 충격 특성을 도 11에 나타낸다.The surface roughness (Ra) of the film-forming surface is 0.28 µm, the load length ratio (tp) at 50% of the cutting level is 76.9%, the cut angle θ = 35°15'±20' (the cutting direction with respect to the r-plane is 2°58 Except for '±20'), a crystal oscillator sample 5M-4 having the same configuration as in Experimental Example 1 was prepared, and the frequency change during thermal shock was measured under the same conditions as in Experimental Example 1. As a result of the measurement, the frequency change amount (ΔF) was about 330 Hz. The thermal shock properties of sample 5M-4 are shown in FIG. 11 .

(실험 예5)(Experimental Example 5)

성막면의 표면 조도(Ra)가 0.25 ㎛, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 99.0%, 컷 각 θ = 35°15'±20'(r면에 대한 절단 방위가 2°58'±20')인 이외에는, 실험 예1과 동일한 구성의 수정 진동자 샘플 5M-5를 준비해, 실험 예1과 동일한 조건으로 열 충격 시의 주파수 변화를 측정했다. 측정의 결과, 주파수 변화량(ΔF)은 약 280 Hz이었다. 샘플 5M-5의 열 충격 특성을 도 12에 나타낸다.The surface roughness (Ra) of the film-forming surface is 0.25 µm, the load length ratio (tp) at 50% of the cutting level is 99.0%, the cut angle θ = 35°15'±20' (the cutting direction with respect to the r-plane is 2°58 Except for '±20'), a crystal oscillator sample 5M-5 having the same configuration as in Experimental Example 1 was prepared, and the frequency change during thermal shock was measured under the same conditions as in Experimental Example 1. As a result of the measurement, the frequency change amount (ΔF) was about 280 Hz. The thermal shock properties of sample 5M-5 are shown in FIG. 12 .

샘플 5M-1∼5M-5에 따른 수정 진동자는, 상술의 기본 주파수 6 MHz의 수정 진동자와 비교하여, 열 충격 시의 주파수 변화가 작은 것이 확인되었다(표 1, 표 2 참조).It was confirmed that the crystal oscillators according to samples 5M-1 to 5M-5 had a small frequency change at the time of thermal shock compared with the crystal oscillator having a fundamental frequency of 6 MHz described above (see Tables 1 and 2).

또한, 성막면의 표면 조도(Ra)가 0.4 ㎛ 이하이며, 또한, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 95% 이상인 샘플 5M-1, 5M-2, 5M-5에 의하면, 샘플 5M-3, 5M-4와 비교하여, 주파수 변화량(ΔF)이 작다. 이 중, 상기 표면 조도(Ra)가 0.23 ㎛ 이하인 샘플 5M-1, 5M-2에 의하면, 주파수 변화량(ΔF)을 더 저감할 수 있어 샘플 5M-5의 그것 보다 절반의 크기로 억제되는 것이 확인되었다.Further, according to samples 5M-1, 5M-2, and 5M-5, the surface roughness (Ra) of the film-forming surface is 0.4 µm or less, and the load length ratio (tp) at 50% of the cut level is 95% or more, Compared with 5M-3 and 5M-4, the frequency change amount (ΔF) is small. Among these, according to samples 5M-1 and 5M-2 having a surface roughness (Ra) of 0.23 μm or less, it is confirmed that the frequency change amount (ΔF) can be further reduced and suppressed to half the size of that of sample 5M-5 became

그 중에서도, 성막면의 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)은 97% 이상인 것이 바람직하고, 게다가 성막면의 표면 조도(Ra)는, 0.25 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.Among these, the load length ratio tp at 50% of the cut level of the film-forming surface is preferably 97% or more, and the surface roughness Ra of the film-forming surface is preferably 0.25 µm or less.

여기서, 거의 유사한 표면 조도(Ra)를 가지는 샘플 5M-4와 샘플 5M-5를 비교하면, 양자의 ΔF의 비(280/330:85%)로부터 샘플 5M-5는, 샘플 5M-4에 대해 약 15%의 ΔF의 개선이 인정된다. 이는, 샘플 5M-5의 부하 길이율(tp)이 샘플 5M-4의 그것 보다 높기 때문이며, 이로부터 부하 길이율(tp)의 ΔF 저감에 대한 유리성이 인정된다.Here, when sample 5M-4 and sample 5M-5 having almost similar surface roughness (Ra) are compared, from the ratio of ΔF of both (280/330:85%), sample 5M-5 is An improvement in ΔF of about 15% is recognized. This is because the load length ratio tp of the sample 5M-5 is higher than that of the sample 5M-4, and from this, the advantage of reducing the ΔF of the load length ratio tp is recognized.

또한, 절단 방위가 동일한 샘플 5M-1과 샘플 5M-3을 비교하면, 양자의 ΔF의 비(140/300:47%)로부터 샘플 5M-1은, 샘플 5M-3에 대해 약 53%의 ΔF의 개선이 인정된다. 이 예에서는, 부하 길이율(tp)의 ΔF 저감에 대한 현저한 효과가 인정된다.In addition, when comparing sample 5M-1 and sample 5M-3 having the same cutting orientation, from the ratio of ΔF of both (140/300:47%), sample 5M-1 has a ΔF of about 53% with respect to sample 5M-3 improvement is recognized. In this example, a remarkable effect on the reduction in ?F of the load length ratio tp is recognized.

한편, 샘플 5M-1은, 샘플 5M-5와 비교해 부하 길이율(tp)이 열화하고 있음에도 불구하고, ΔF가 50% 개선되고 있다. 이는, 양 샘플의 절단 방위의 차이에 유래하는 것이며, 이로부터, 컷 각 θ이 35°08'±03'(r면에 대한 절단 방위 3°05'±03')인 수정 진동자의 우위성이 인정된다.On the other hand, in the sample 5M-1, the ΔF is improved by 50% compared to the sample 5M-5, although the load length ratio tp is deteriorated. This is due to the difference in the cutting orientation of the two samples, and from this, the superiority of the crystal vibrator with a cut angle θ of 35°08'±03' (3°05'±03' with respect to the r-plane) is recognized. do.

이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 열 충격 특성이 뛰어난 막후 센서를 얻을 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 수정 진동자의 절체 시나 증착원의 셔터 개방 시에서의 열 복사의 영향을 받기 어려운, 고정밀의 성막 레이트 측정 혹은 막후 측정이 가능해진다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a film thickness sensor excellent in thermal shock characteristics. Thereby, for example, high-precision film-forming rate measurement or film-thickness measurement that is less affected by thermal radiation when the crystal oscillator is switched or the shutter of the deposition source is opened is attained.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 수정 진동자의 성막면의 부하 길이율(tp)을 관리 함으로써, 소망하는 진동 특성을 가지는 수정 진동자를 안정되게 제조할 수 있다. 특히, 성막면을 경면 가공하거나 SC컷 기판 등의 고가의 수정판을 사용하거나 하지 않고, 열 충격 특성이 뛰어난 수정 진동자를 비교적 염가로 제조할 수 있다.Further, according to the present embodiment, by managing the load length ratio tp of the film-forming surface of the crystal vibrator, it is possible to stably manufacture a crystal vibrator having desired vibration characteristics. In particular, a quartz crystal vibrator excellent in thermal shock properties can be manufactured relatively inexpensively without mirror-finishing the film-forming surface or using an expensive quartz plate such as an SC-cut substrate.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며 여러 가지의 변경을 더할 수 있음은 물론이다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, It goes without saying that various changes can be added.

예를 들면, 이상의 실시 형태에서는, 수정 진동자(20)로서, 플라노 컨벡스 형상의 수정 진동자를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 양면이 평탄한 면으로 구성된 수정 진동자에도 본 발명은 적용 가능하다.For example, in the above embodiment, as the crystal vibrator 20, a plano convex crystal vibrator was described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is also applicable to a crystal vibrator composed of flat surfaces.

또한, 이상의 실시 형태에서는, 성막 장치로서 진공 증착 장치를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않으며, 스퍼터링(sputtering) 장치 등의 다른 성막 장치에도 본 발명은 적용 가능하다. 스퍼터링장치의 경우, 유기 재료원은, 유기 재료로 구성된 타겟을 포함한 스퍼터링 음극(cathode)으로 구성된다.In addition, in the above embodiment, although the vacuum vapor deposition apparatus was mentioned as an example and demonstrated as a film-forming apparatus, it is not limited to this, This invention is applicable also to other film-forming apparatuses, such as a sputtering apparatus. In the case of a sputtering apparatus, the organic material source is constituted by a sputtering cathode including a target made of an organic material.

10 … 성막 장치
11 … 진공 챔버
12 … 증착원
13 … 기판 홀더
14 … 막후 센서
16 … 셔터
17 … 측정 유닛
20 … 수정 진동자
W … 기판
10 … film forming device
11 … vacuum chamber
12 … vapor source
13 … substrate holder
14 … behind the scenes sensor
16 … shutter
17 … measuring unit
20 … crystal oscillator
W … Board

Claims (8)

표면 조도(Ra)가 하한 0.19 ㎛, 상한 0.4 ㎛이며, 또한, 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)이 하한 95%, 상한 99.0%인 성막면을 가지는 AT컷형의 수정 진동자
를 구비하는 막후 센서.
An AT-cut crystal oscillator having a film-forming surface with a surface roughness (Ra) of 0.19 µm in the lower limit and 0.4 µm in the upper limit, and a load length ratio (tp) of 95% lower limit and 99.0% upper limit at 50% cut level.
A behind-the-scenes sensor comprising a.
제1항에 있어서,
상기 성막면의 표면 조도(Ra)가, 0.25 ㎛ 일 때,
상기 성막면의 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)은, 99.0% 인
막후 센서.
According to claim 1,
When the surface roughness (Ra) of the film-forming surface is 0.25 μm,
The load length ratio (tp) at 50% of the cut level of the film-forming surface is 99.0%
behind the scenes sensor.
제1항에 있어서,
상기 성막면의 표면 조도(Ra)가, 0.23 ㎛ 일 때,
상기 성막면의 절단 레벨 50%에서의 부하 길이율(tp)은, 98.4% 인
막후 센서.
According to claim 1,
When the surface roughness (Ra) of the film-forming surface is 0.23 μm,
The load length ratio (tp) at 50% of the cut level of the film-forming surface is 98.4%
behind the scenes sensor.
제3항에 있어서,
상기 수정 진동자는, 결정의 r면에 대해 3°05'±03'의 절단 방위를 가지는 수정 진동자로 구성되는
막후 센서.
4. The method of claim 3,
The crystal oscillator is composed of a crystal oscillator having a cutting orientation of 3°05'±03' with respect to the r-plane of the crystal.
behind the scenes sensor.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수정 진동자의 기본 발진 주파수는, 5 MHz 또는 6 MHz인
막후 센서.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fundamental oscillation frequency of the crystal oscillator is 5 MHz or 6 MHz
behind the scenes sensor.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성막면은, 금속막으로 구성되는
막후 센서.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The film-forming surface is composed of a metal film
behind the scenes sensor.
제6항에 있어서,
상기 금속막은, Ag막 또는 Au막인
막후 센서.
7. The method of claim 6,
The metal film is an Ag film or an Au film
behind the scenes sensor.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수정 진동자는, 상기 성막면이 평탄면인 플라노 컨벡스(Plano-Convex) 형상을 가지는
막후 센서.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The crystal oscillator has a plano-convex shape in which the film-forming surface is a flat surface.
behind the scenes sensor.
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