(57)【要約】【課題】ＡＴカットおよびＳＣカットのいずれの水晶振動子に対しても目的とする振動モードで安定に発振させることが可能な膜厚モニタ用発振回路を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る膜厚モニタ用発振回路は、発振部４０１と、ゲイン調整部４０２とを具備する。発振部４０１は、増幅回路４１２を有し、水晶振動子２０に電気的に接続される。ゲイン調整部４０２は、増幅回路４１２に水晶振動子２０と並列的に接続され、増幅回路４１２の差動入力電圧を調整することが可能に構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅回路を有し、前記水晶振動子に電気的に接続される発振部と、
前記増幅回路に前記水晶振動子と並列的に接続され、前記増幅回路の差動入力電圧を調整することが可能なゲイン調整部と
を具備する膜厚モニタ用発振回路。
【請求項２】
請求項１に記載の膜厚モニタ用発振回路であって、
前記ゲイン調整部は、
前記増幅回路の反転入力端子と非反転入力端子との間に介装された可変抵抗素子と、
前記増幅回路の発振周波数を測定し、前記可変抵抗素子の抵抗値を制御する制御部と、を有する
膜厚モニタ用発振回路。
【請求項３】
請求項２に記載の膜厚モニタ用発振回路であって、
前記制御部は、前記可変抵抗素子の抵抗値を高抵抗側から低抵抗側へスキャンすることで、前記水晶振動子の有する最も低い発振周波数が得られるゲインに前記増幅回路を調整する
膜厚モニタ用発振回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の膜厚モニタ用発振回路であって、
前記水晶振動子は、ＳＣカット水晶振動子であり、
前記ゲイン調整部は、前記ＳＣカット水晶振動子をＣモードで発振させることが可能な差動入力電圧に前記増幅回路を調整する
膜厚モニタ用発振回路。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の膜厚モニタ用発振回路であって、
前記水晶振動子は、ＡＴカット水晶振動子であり、
前記ゲイン調整部は、前記ＡＴカット水晶振動子を基本振動モードで発振させることが可能な差動入力電圧に前記増幅回路を調整する
膜厚モニタ用発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子の発振周波数の変化に基づいて膜厚を測定する膜厚モニタ用発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空蒸着装置などの成膜装置において、基板に成膜される膜の厚みおよび成膜速度を測定するために、水晶振動子を用いた微量な質量変化を計測する方法（ＱＣＭ：Quartz Crystal Microbalance）という技術が用いられている。この方法は、チャンバ内に配置されている水晶振動子の発振周波数が、蒸着物の堆積による質量の増加によって減少することを利用したものである。したがって、水晶振動子の発振周波数の変化を測定することにより、膜厚および成膜速度を測定することが可能となる。
【０００３】
従来、ＱＣＭのセンサには、典型的には、ＡＴカットの水晶振動子が用いられている。ＡＴカットの水晶振動子は、基本波で発振する基本振動モードのほか、基本波よりも高い周波数で発振するツイストモード（スプリアスでのモード）を有する。膜厚モニタは、ＡＴカット水晶振動子を基本振動モードで発振させる。水晶振動子の発振周波数は、その表面に堆積する膜厚の増加に応じて低下するが、膜厚が所定以上大きくなると、水晶振動子の振動モードが基本振動モードからツイストモードに移行する。このような現象が生じると、もはや正常な膜厚測定が不可能となるため、水晶振動子の寿命と判断して、水晶振動子を交換することが一般的である。
【０００４】
水晶振動子の寿命を延ばすため、例えば特許文献１には、水晶振動子と並列に接続された可変インピーダンス回路のインピーダンスを変化させることで、ツイストモードに移行した水晶振動子を再び基本振動モードで発振させることを可能とする膜厚計用発振回路が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、水晶振動子の発振周波数を調整可能な周波数調整用コンデンサを有するＥＣＬ（Emitter Coupled Logic）発振回路が記載されている。
【０００６】
一方、マイクロバランスに適用可能な水晶振動子として、ＡＴカット水晶振動子のほか、ＳＣカット水晶振動子が知られている。ＳＣカット水晶振動子は、高周波数側から順にＡモード、ＢモードおよびＣモードの３つの基本振動モードを有し、このうちＢモードは温度−周波数特性が温度に対して直線性であるという特性を有する。そこで、例えば特許文献３には、ＳＣカット水晶振動子のＣモードおよびＢモードの周波数をそれぞれ測定し、Ｂモードの周波数変化による温度情報に基づき、Ｃモードの周波数変化量から温度変化による変化分を補正して質量変化を測定するＳＣカット水晶マイクロバランスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２６１７４３号公報
【特許文献２】特開２００４−４８６６７号公報
【特許文献３】特開２００６−１８９３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳＣカット水晶振動子を膜厚モニタに適用する場合、その発振モードにはＣモードが用いられる。このため、膜厚モニタ用の発振回路には、ＳＣカット水晶振動子をＣモードで選択的に発振させることが要求される。しかしながら、Ｃモードで発振するＳＣカット水晶振動子の等価抵抗とＡモードで発振するＳＣカット水晶振動子の等価抵抗とが相互に近接しているため、ＳＣカット水晶振動子をＣモードで安定に発振させることが困難であるという問題がある。
【０００９】
なお、特許文献１に記載の発明では、ＳＣカット水晶振動子の振動モードを安定にＣモードに復帰させることができるとは限られず、特許文献２に記載の発明では、発振周波数の低下に基づいて膜厚を測定するマイクロバランスへは適用することができない。さらに特許文献３には、Ａモードで発振するＳＣカット水晶振動子をＣモードで発振させる方法については開示がない。
【００１０】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ＡＴカットおよびＳＣカットのいずれの水晶振動子に対しても目的とする振動モードで安定に発振させることが可能な膜厚モニタ用発振回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る膜厚モニタ用発振回路は、発振部と、ゲイン調整部とを具備する。
上記発振部は、増幅回路を有し、水晶振動子に電気的に接続される。
上記ゲイン調整部は、上記増幅回路に上記水晶振動子と並列的に接続され、上記増幅回路の差動入力電圧を調整することが可能に構成される。
【００１２】
上記ゲイン調整部は、増幅回路の差動入力電圧を調整することで、増幅回路のゲインを調整する。上記発振回路は、ゲイン調整部による増幅回路のゲイン調整によって、その発振周波数が可変に制御される。したがって、例えば、水晶振動子が目的とする所定の振動モードから他の振動モードへ変化したとき、増幅回路の発振周波数を上記所定の振動モードで発振可能な周波数に調整することによって、水晶振動子を上記所定の振動モードで安定に発振させることが可能となる。
【００１３】
上記所定の振動モードは、水晶振動子の種類によって異なり、典型的には、ＳＣカット水晶振動子の場合にはＣモード、ＡＴカット水晶振動子の場合には基本振動モードに相当する。
【００１４】
上記増幅回路は、典型的には、差動増幅回路で構成される。本発明の一実施形態において、上記ゲイン調整部は、可変抵抗素子と、制御部とを有する。上記可変抵抗素子は、上記増幅回路の反転入力端子と非反転入力端子との間に介装される。上記制御部は、上記増幅回路の発振周波数を測定し、上記可変抵抗素子の抵抗値を制御する。
上記可変抵抗素子の抵抗値によって増幅回路の差動入力電圧を調整することができるため、発振部の発振周波数を容易に調整することが可能となる。
【００１５】
本発明の一実施形態では、上記制御部は、上記可変抵抗素子の抵抗値を高抵抗側から低抵抗側へスキャンすることで、上記水晶振動子の有する最も低い発振周波数が得られるゲインに上記増幅回路を調整する。
これにより、ＳＣカット水晶振動子にあってはＣモードで発振させることができ、ＡＴカット水晶振動子にあっては基本振動モードで発振させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明によれば、ＡＴカットおよびＳＣカットのいずれの水晶振動子に対しても目的とする振動モードで安定に発振させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。
【図２】上記成膜装置における膜厚モニタの一構成例を示す概略ブロック図である。
【図３】上記膜厚モニタにおける発振回路の一構成例を示す回路図である。
【図４】上記発振回路におけるゲイン調整部の一構成例を示す回路図である。
【図５】水晶振動子が接続されていない状態での上記発振回路の周波数特性の一例を示す図である。
【図６】水晶振動子が接続された状態での上記発振回路の周波数特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。本実施形態の成膜装置１０は、真空蒸着装置として構成される。
【００２０】
成膜装置１０は、真空チャンバ１１と、真空チャンバ１１の内部に配置された蒸着源１２と、蒸着源１２と対向するステージ１３と、真空チャンバ１１の内部に配置された膜厚センサ１４とを有する。
【００２１】
蒸着源１２は、蒸着材料の蒸気（粒子）を発生させることが可能に構成される。本実施形態において、蒸着源１２は、電源ユニット１８に電気的に接続されており、蒸着材料を加熱蒸発させて蒸着材料粒子を放出させる蒸発源を構成する。蒸発源の種類は特に限定されず、抵抗加熱式、誘導加熱式、電子ビーム加熱式などの種々の方式が適用可能である。蒸発材料は、有機材料、金属材料、金属化合物材料などであってもよい。
【００２２】
ステージ１３は、半導体ウエハやガラス基板等の成膜対象である基板Ｗを、蒸着源１２に向けて保持することが可能に構成されている。
【００２３】
膜厚センサ１４は、所定の発振周波数（固有振動数）を有する水晶振動子を内蔵し、基板Ｗに堆積した蒸着膜の膜厚および成膜レートを測定するためのセンサヘッドを構成する。膜厚センサ１４は、真空チャンバ１１の内部であって、蒸着源１２と対向する位置に配置され、典型的には、ステージ１３の近傍に配置される。
【００２４】
上記水晶振動子には、例えば、比較的温度特性に優れたＳＣカット水晶振動子あるいはＡＴカット水晶振動子が用いられる。上記所定の発振周波数は、典型的には５〜６ＭＨｚであり、本実施形態では、５ＭＨｚである。より具体的に、ＳＣカット水晶振動子（カット角θ＝３４°１１′、φ＝２１°９３′）の場合には、Ｃモードで発振可能な周波数（５．０ＭＨｚ）であり、ＡＴカット水晶振動子（カット角θ＝３５°１５′±２０′）の場合には、基本振動モードで発振可能な周波数（５．０ＭＨｚ）である。
【００２５】
膜厚センサ１４の出力は、測定ユニット１７へ供給される。測定ユニット１７は、水晶振動子の発振周波数の変化に基づいて、上記膜厚および成膜レートを測定するとともに、当該成膜レートが所定値となるように電力ユニット１８を介して蒸着源１２を制御する。膜厚センサ１４および測定ユニット１７は、本発明に係る「膜厚モニタ」を構成する。
【００２６】
ＱＣＭの吸着による周波数変化と質量負荷の関係は、以下の式（１）で示すSauerbreyの式が用いられる。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
式（１）において、ΔＦｓは周波数変化量、Δｍは質量変化量、ｆ0は基本周波数、ρQは水晶の密度、μQは水晶のせん断応力、Ａは電極面積、Ｎは定数をそれぞれ示している。
【００２９】
成膜装置１０は、シャッタ１６をさらに有する。シャッタ１６は、蒸着源１２とステージ１３との間に配置されており、蒸着源１２からステージ１３および膜厚センサ２１に至る蒸着粒子の入射経路を開放あるいは遮蔽することが可能に構成される。
【００３０】
シャッタ１６の開閉は、図示しない制御ユニットによって制御される。典型的には、シャッタ１６は、蒸着開始時、蒸着源１２において蒸着粒子の放出が安定するまで閉塞される。そして、蒸着粒子の放出が安定したとき、シャッタ１６は開放される。これにより、蒸着源１２からの蒸着粒子がステージ１３上の基板Ｗに到達し、基板Ｗの成膜処理が開始される。同時に、蒸着源１２からの蒸着粒子は、膜厚センサ２１へ到達し、周波数測定ユニット２３において基板Ｗ上の蒸着膜の膜厚およびその成膜レートが監視される。
【００３１】
続いて、測定ユニット１７について説明する。
図２は、測定ユニット１７の一構成例を示す概略ブロック図である。測定ユニット１７は、発振回路４１と、測定回路４２と、コントローラ４３とを有する。
【００３２】
発振回路４１は、膜厚センサ１４の水晶振動子２０を発振させる。測定回路４２は、発振回路４１から出力される水晶振動子２０の発振周波数を測定するためのものである。コントローラ４３は、測定回路４２を介して水晶振動子２０の発振周波数を単位時間毎に取得し、基板Ｗ上への蒸着材料粒子の成膜レートおよび基板Ｗに堆積した蒸着膜の膜厚を算出する。コントローラ４３はさらに、成膜レートが所定値となるように蒸着源１２を制御する。
【００３３】
測定回路４２は、ミキサ回路５１と、ローパスフィルタ５２と、低周波カウンタ５３と、高周波カウンタ５４と、基準信号発生回路５５とを有する。発振回路４１から出力された信号は、高周波カウンタ５４に入力され、先ず、発振回路４１の発振周波数の概略値が測定される。高周波カウンタ５４で測定された発振回路４１の発振周波数の概略値は、コントローラ４３に出力される。コントローラ４３は、測定された概略値に近い周波数の基準周波数（例えば５ＭＨｚ）で基準信号発生回路５５を発振させる。この基準周波数で発振した周波数の信号と、発振回路４１から出力される信号とは、ミキサ回路５１に入力される。
【００３４】
ミキサ回路５１は、入力された２種類の信号を混合し、ローパスフィルタ５２を介して低周波カウンタ５３に出力する。ここで、発振回路４１から入力される信号をｃｏｓ（（ω＋α）ｔ）とし、基準信号発生回路から入力される信号をｃｏｓ（ωｔ）とすると、ミキサ回路５１内でｃｏｓ（ωｔ）・ｃｏｓ（（ω＋α）ｔ）なる式で表される交流信号が生成される。この式は、ｃｏｓ（ωｔ）とｃｏｓ（（ω＋α）ｔ）を乗算した形式になっており、この式で表される交流信号は、ｃｏｓ（（２・ω＋α）ｔ）で表される高周波成分の信号と、ｃｏｓ（αｔ）で表される低周波成分の信号の和に等しい。
【００３５】
ミキサ回路５１で生成された信号は、ローパスフィルタ５２に入力され、高周波成分の信号ｃｏｓ（（２・ω＋α）ｔ）が除去され、低周波成分の信号ｃｏｓ（αｔ）だけが低周波カウンタ５３に入力される。すなわち、低周波カウンタ５３には、発振回路４１の信号ｃｏｓ（（ω＋α）ｔ）と、基準信号発生回路５５の信号ｃｏｓ（ωｔ）との差の周波数の絶対値｜α｜である低周波成分の信号が入力される。
【００３６】
低周波カウンタ５３は、この低周波成分の信号の周波数を測定し、その測定値をコントローラ４３へ出力する。コントローラ４３は、低周波カウンタ５３で測定された周波数と基準信号発生回路５５の出力信号の周波数とから、発振回路４１が出力する信号の周波数を算出する。具体的には、基準信号発生回路５５の出力信号の周波数が、発振回路４１の出力信号の周波数よりも小さい場合には、発振回路４１の出力信号に低周波成分の信号の周波数を加算し、その逆の場合には減算する。
【００３７】
例えば、高周波カウンタ５４による発振回路４１の発振周波数の測定値が５ＭＨｚを超えており、基準信号発生回路５５を５ＭＨｚの周波数で発振させた場合には、基準信号発生回路５５の発振周波数は、発振回路４１の実際の発振周波数よりも低くなる。したがって、実際の発振回路４１の発振周波数を求めるためには、低周波カウンタ５３で求めた低周波成分の信号の周波数｜α｜を、基準信号発生回路５５の設定周波数５ＭＨｚに加算すればよい。低周波成分の周波数｜α｜が１０ｋＨｚであれば、発振回路４１の正確な発振周波数は５．０１ＭＨｚとなる。
【００３８】
低周波カウンタ５３の分解能には上限があるが、その分解能は、上記差の周波数｜α｜を測定するために割り当てることができるため、同じ分解能で発振回路４１の発振周波数を測定する場合に比べ、正確な周波数測定を行うことができる。
【００３９】
また、基準信号発生回路５５の発振周波数はコントローラ４３によって制御されており、その発振周波数を、差の周波数｜α｜が所定値よりも小さくなるように設定することができるため、低周波カウンタ５３の分解能を有効に活用することができる。求められた周波数の値は、コントローラ４３に記憶される。コントローラ４３は、求められた周波数の値から、上記式（１）で示す演算式を用いて、基板Ｗ上に堆積した蒸着材料の膜厚および成膜レートを算出する。
【００４０】
コントローラ４３は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータに用いられるハードウェア要素および必要なソフトウェアにより実現され得る。ＣＰＵに代えて、またはこれに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が用いられてもよい。
【００４１】
次に、発振回路４１の詳細について説明する。図３は、発振回路４１の一構成例を概略的に示す回路図である。
【００４２】
発振回路４１は、発振部４０１と、ゲイン調整部４０２とを有する。
【００４３】
発振部４０１は、増幅回路４１２を有し、膜厚センサ１４に内蔵された水晶振動子２０に電気的に接続される。増幅回路４１２は、本実施形態ではＥＣＬ（Emitter Coupled Logic）発振回路で構成される。
【００４４】
増幅回路４１２の非反転入力端子は、負荷容量Ｃ１および同軸ケーブル４１１を介して膜厚センサ１４の水晶振動子２０に接続される。増幅回路４１２の非反転入力端子および反転入力端子は、ゲイン調整部４０２の出力端子（OUT＋）および出力端子（OUT−）にそれぞれ接続される。増幅回路４１２の非反転出力端子は、図示しないバッファアンプなどを介して測定回路４２に接続される。増幅回路４１２の非反転出力端子および出力端子はゲイン調整部４０２の入力端子（Ｆb＋）および入力端子（Ｆb−）にそれぞれ接続される。抵抗Ｒ１，Ｒ２はバイアス抵抗、抵抗Ｒ３，Ｒ４はプルダウン抵抗である。
【００４５】
発振部４０１の発振周波数は、増幅回路４１２のゲインによって可変に制御される。発振部４０１のゲインは、増幅回路４１２の差動入力電圧（非反転入力端子と反転入力端子間の電位差）によって調整される。増幅回路４１２の差動入力電圧は、ゲイン調整部４０２によって可変に制御される。
【００４６】
ゲイン調整部４０２は、水晶振動子２０とは並列的に増幅回路４１２に接続される。ゲイン調整部４０２は、増幅回路４１２の差動入力電圧を調整することが可能に構成される。
【００４７】
図４は、ゲイン調整部４０２の概略構成図である。
【００４８】
ゲイン調整部４０２は、第１の入力端子（Ｆb−）と、第２の入力端子（Ｆb＋）と、第１の出力端子（OUT−）と、第２の出力端子（OUT＋）と、可変抵抗素子Ｒ５と、制御部４２１と、発光素子４２２とを有する。
【００４９】
第１の入力端子（Ｆb−）は、増幅回路４１２の反転出力端子に接続され、第２の入力端子（Ｆb＋）は、増幅回路４１２の非反転出力端子に接続される。第１の出力端子（OUT−）は、増幅回路４１２の反転入力端子に接続され、第２の出力端子（OUT＋）は、増幅回路４１２の非反転入力端子に接続される。
【００５０】
第１の入力端子（Ｆb−）は第１の出力端子（OUT−）に、可変抵抗素子Ｒ５を介して第２の出力端子（OUT＋）に、それぞれ接続される。第１の入力端子（Ｆb−）と第１および第２の出力端子（OUT−、OUT＋）との間には、グランドに接続された容量Ｃ２が並列的に接続されている。
【００５１】
可変抵抗素子Ｒ５は、第１の出力端子（OUT＋）と第２の出力端子（OUT−）との間に介装される。本実施形態において、可変抵抗素子Ｒ５は、入射光の強度増加に応じて電気抵抗が低下するＣｄＳ（硫化カドミウム）セルや光絶縁型あるいは光伝送型半導体（フォトＭＯＳ）などの光の強弱により抵抗値が変化する素子で構成される。
【００５２】
制御部４２１は、第１の入力端子（Ｆb−）に入力される増幅回路４１２の反転出力と、第２の入力端子（Ｆb＋）に入力される増幅回路４１２の非反転出力とに基づいて、増幅回路４１２の発振周波数を測定する。制御部４２１は、発光素子４２２の発光強度を調整して可変抵抗素子Ｒ５の抵抗値を制御することが可能に構成される。
【００５３】
制御部４２２はさらに、測定ユニット１７の外部に設置された表示部５０に電気的に接続されており、例えば、発振回路４１の発振周波数を表示部５０に表示させることが可能に構成される。
【００５４】
発光素子４２２は、典型的には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）で構成される。発光素子４２２は、制御部４２１に電気的に接続され、制御部４２１によって発光強度が制御される。発光素子４２２は、可変抵抗素子Ｒ５に近接して配置され、その出射光の強度に応じて、可変抵抗素子Ｒ５の抵抗値を変化させる。
【００５５】
発振回路４１は、典型的には、成膜装置１０の動作を制御するコントローラによって制御される。これに代えて、発振回路４１は、測定ユニット１７を制御するコントローラ４３（図２）によって制御されてもよいし、ゲイン調整部４０２に設けられた制御部４２１（図４）によって制御されてもよい。
【００５６】
以上のように構成される発振回路４１においては、ゲイン調整部４０２によって、発振部４０１の発振周波数が可変に制御される。例えば、図５は、発振回路４１に水晶振動子２０を接続しない状態における可変抵抗素子Ｒ５の抵抗値と発振回路４１（発振部４０１）の発振周波数との関係を示している。
【００５７】
図５に示すように、水晶振動子２０が接続されていない状態での発振回路４１の発振周波数は、可変抵抗素子Ｒ５の抵抗値を２０Ωよりも高くするに従い、１２ＭＨｚから徐々に低下する。要するに、発振回路４１の発振周波数は、増幅回路４１２の差動入力電圧すなわちゲインに対して一定の相関を有し、換言すると、可変抵抗素子Ｒ５の抵抗値と容量Ｃ２との積で表される時定数の大きさに強く依存する。図示の例では、抵抗値が高抵抗側から低抵抗側へ変化するに従って、発振回路４１の発振周波数は徐々に高くなり、抵抗値２０Ωで最高周波数に達するが、抵抗値が０に近づくと発振周波数は極度に低下する（発振が止まる）。
【００５８】
一方、図６は、発振回路４１に水晶振動子２０を接続した状態における可変抵抗素子Ｒ５の抵抗値と発振回路４１（発振部４０１）の発振周波数との関係を示している。本例では、水晶振動子２０として、ＳＣカット水晶振動子を採用した例を示す。
【００５９】
図６に示すように、水晶振動子２０が接続されている状態での発振回路４１の発振周波数は、可変抵抗素子Ｒ５が高抵抗側から低抵抗側へ変化するに従って、所定の複数の発振周波数で一定に推移する抵抗値の領域を有することが確認された。このうち、最も低い発振周波数（約５ＭＨｚ）は、ＳＣカット水晶振動子のＣモードにおける発振周波数に相当し、その次に低い発振周波数（約５．５ＭＨｚ）は、ＳＣカット水晶振動子のＡモードにおける発振周波数に相当する。
【００６０】
したがって、例えば膜厚センサ１４を起動するときは、水晶振動子２０が接続されている状態で発振回路４１を発振させ、制御部４２１により可変抵抗素子Ｒ５を高抵抗側から低抵抗側へスキャン（スウィープ）する。そして、最も低い発振周波数で一定に推移する抵抗値でスキャンを停止することで、水晶振動子２０を目的とするＣモードで選択的に発振させることが可能となる。
【００６１】
また、水晶振動子２０の表面に堆積する蒸着膜の膜厚の増加によって、水晶振動子２０の振動モードがＣモードから他の振動モード（例えばＢモード（周波数約５．２ＭＨｚ））へ移行した場合には、制御部４２１によって可変抵抗素子Ｒ５の抵抗値を上述のように高抵抗側から低抵抗側へ再スキャンすることで、水晶振動子２０の振動モードを目的とするＣモードに復帰させることができる。
【００６２】
以上のように、ゲイン調整部１０２は、ＳＣカット水晶振動子２０をＣモードで発振させることができるように増幅回路４１２の差動入力電圧を調整する。本実施形態によれば、水晶振動子２０を目的とする振動モードで安定に発振させることができる。特にＳＣカット水晶振動子は、Ｃモードにおける等価抵抗（約１１７．８Ω）とＡモードにおける等価抵抗（約１０２．５Ω）と近接しており、Ｃモードを選択的に発振させることが困難であるとされていた。本実施形態によれば、このような水晶振動子においても目的とする振動モードで安定に発振させることができるため、膜厚測定あるいは成膜レートの測定を安定にかつ高精度に実施することが可能となる。
【００６３】
なお、水晶振動子２０がＡＴカット水晶振動子の場合には、ゲイン調整部１０２は、ＡＴカット水晶振動子を基本振動モードで発振させることができるように増幅回路４１２の差動入力電圧を調整する。ＡＴカット水晶振動子においては、基本振動モード（約５ＭＨｚ）よりも高周波数側にツイストモードが存在するため、上述と同様に可変抵抗素子Ｒ５の高抵抗側から低抵抗側へのスキャンし、最も低い発振周波数で一定に推移する抵抗値でスキャンを停止することによって、目的とする基本振動モードに安定に発振させることができる。また上記操作によって、ツイストモードに移行したＡＴカット水晶振動子を基本振動モードに容易に復帰させることができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６５】
例えば以上の実施形態では、増幅回路４１２の差動入力電圧を調整する可変抵抗素子として、抵抗値を光学的に制御可能なフォトレジストで構成されたが、これに限られず、抵抗値を電気的にあるいは機械的に制御可能な電気・電子部品で構成されてもよい。
【００６６】
また以上の実施形態では、成膜装置として、真空蒸着装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、スパッタ装置などの他の成膜装置にも本発明は適用可能である。スパッタ装置の場合、蒸着源は、ターゲットを含むスパッタカソードで構成される。
【符号の説明】
【００６７】
１０…成膜装置
１１…真空チャンバ
１２…蒸着源
１３…ステージ
１４…膜厚センサ
１７…測定ユニット
１８…電源ユニット
２０…水晶振動子
４１…発振回路
４０１…発振部
４０２…ゲイン調整部
４１２…増幅回路
４２１…制御部
４２２…発光素子
Ｒ５…可変抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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