[发明专利]用于石英晶体振荡式薄膜厚度监视器的传感器头

说明书

本发明提供一种可抑制步进电机的失步和所述电极的励磁电流上升的用于石英晶体振荡式薄膜厚度监视器的传感器头。其具有：传感器头主体(1)，其配置有所述电机(Sm)；保持件(2)，其由所述电机旋转驱动且在上表面上设置有多个石英振子(Co)；以及掩膜体(3)，其设置在传感器头主体上，并覆盖保持件的上表面，且开设有朝向一个石英振子的成膜窗口(31)。其还具有：第一电极(4)，其固定在位于成膜用窗口正下方的传感器头主体的部分上；以及第二电极(5)，其分别与各石英振子导通且向保持件的下表面突出设置；当使保持件旋转到一个石英振子和成膜用窗口在上下方向上相匹配的相位时，由同种金属构成的第一电极和第二电极抵接并导通。其还具有润滑剂供给装置(4b)，其设置在保持件的旋转方向前方，向与第一电极抵接前的第二电极表面供给固体润滑剂。

技术领域

本发明涉及一种用于石英晶体振荡式薄膜厚度监视器的传感器头，更具体地说，涉及一种设置在真空蒸镀装置或溅射装置等成膜装置的真空室内，用于在真空气氛中的成膜期间通过测量石英振子的谐振频率来监测在该石英振子上形成的薄膜厚度的传感器头。

背景技术

例如在专利文献1中，这种用于石英晶体振荡式薄膜厚度监视器的传感器头已为人所知。该装置具有：传感器头主体，其设置有作为驱动装置的步进电机(真空用脉冲电机)；保持件，其由步进电机旋转驱动且在同一圆周上间隔设置多个石英振子。以从传感器头主体朝向保持件的方向为上，在传感器头主体上设置掩膜体，使掩膜体覆盖设置有各石英振子的保持件的上表面，在掩膜体的规定位置上开设有朝向一个石英振子的成膜用窗口。

第一电极设置在位于成膜用窗口正下方的传感器头主体的一部分处。第一电极由板状部件构成，该板状部件的一端固定到设置在传感器头主体上的支撑台上。保持件由不锈钢材质的保持板部和氟树脂材质的环形板部构成，其中，保持板部在其上表面上凹陷设置有存储各石英振子的存储部，环形板部一体固定在保持板部下表面上，用环形板部保持作为与各石英振子导通的第二电极的翼状电极。在这种情况下，从环形板部向下方突出的翼状电极的一部分具有圆顶形轮廓。并且，当通过步进电机使保持件旋转到任意一个石英振子和成膜用窗口在上下方向上相匹配的相位(正常(正規)相位)时，第二电极与第一电极的自由端部抵接并导通，通过在该状态下测量石英振子的谐振频率监测在该石英振子上形成的薄膜厚度。并且，例如随着形成的薄膜厚度增加，当测量的谐振频率超过规定范围而变化时，判断使用寿命，通过步进电机使保持件再次旋转到下一个石英振子和成膜用窗口在上下方向上相匹配的相位。

但是，在测量谐振频率时，石英振子中流通的驱动电流小，一般为几mA。因此，例如考虑到在真空气氛中使用和耐腐蚀性以及电阻值，通常是使用金材质或在导电性良好的金属材料的表面形成镀金层的部件作为第一电极和第二电极。然而，当第一电极和第二电极的抵接部分彼此是同种金属的金材质时，步进电机容易失步，而且发现随着保持件旋转的转数增加，为了旋转驱动保持件，步进电机中流通的励磁电流上升。当步进电机失步产生石英振子相对成膜用窗口的相移(即由于保持件的停止位置向旋转方向前方或后方偏移，石英振子相对于成膜用窗口向旋转方向前方或后方偏移)(此外，只要谐振频率偏差不大，就无法判断是否失步)，再有，当励磁电流上升、步进电机的发热量增加、石英振子接收该热量时，会产生无法正确监测在石英振子上形成的薄膜厚度的问题。

因此，本申请的发明人等经过深入研究，特别是发现了导致的原因是第一电极的(金构成的)表层部分粗糙(表面凹凸不平)。即在任意一个石英振子和成膜用窗口在上下方向上相匹配的相位，通过第一电极的作用力保持第一电极和第二电极的抵接状态，但由于金的硬度较低，因此不久第一电极和第二电极的抵接部分就呈粘附的状态。当保持件从该状态开始旋转时，第二电极在第一电极的表面滑动，使得第二电极被强行剥离，这种情况反复发生，导致第一电极的表层部分逐渐粗糙。可知其结果是保持件旋转时的第二电极相对于第一电极的滑动阻力(摩擦阻力)增加，从而步进电机容易失步，再有，步进电机的励磁电流上升。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】专利第3953505号公报