CN102888591A - 分立式晶控膜厚控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种分立式晶控膜厚控制装置，涉及真空镀膜技术领域，所解决的是提高膜厚控制精度的技术问题。该装置包括晶振探头、主机、从机，所述从机内设有用于测量石英晶片谐振频率的晶振频率测量电路，所述主机内设有用于控制镀膜速率的膜速控制电路；所述晶振频率测量电路中设有振荡器，所述主机、从机均设于真空镀膜设备的真空室外部，所述晶振探头安装在真空镀膜设备的真空室内，并与晶振频率测量电路中的振荡器电气连接；所述从机、主机中均内置有微处理器，所述主机以数字通信方式连接从机；所述主机的各个膜速控制信号输出端分别接到真空镀膜设备的各个膜速控制端。本发明提供的装置，适用于真空镀膜的膜厚控制。
Description
技术领域
本发明涉及真空镀膜技术，特别是涉及一种分立式晶控膜厚控制装置的技术。
背景技术
晶控膜厚控制仪是利用石英晶片的谐振频率与膜层厚度之间的关系来控制膜层厚度的真空镀膜过程控制装置，主要由带有石英晶片的晶振探头，及用于测量石英晶片谐振频率的晶振频率测量电路，用于控制镀膜速率的膜速控制电路组成，在晶振频率测量电路中设有振荡器，晶振探头安装在真空镀膜设备的真空室内，晶振探头上的石英晶片的一侧表面暴露在蒸发源的上方。
在对样品片进行真空镀膜过程中，膜料会沉积在石英晶片及样品片上，石英晶片的谐振频率会随着膜料沉积而降低，晶控膜厚控制仪利用晶振频率测量电路测量石英晶片的谐振频率变化，根据谐振频率与膜层厚度的转换关系，得出沉积膜层厚度，及沉积膜层在不同时刻的厚度差，即可得到膜料沉积速率，然后再通过PID算法控制蒸发源的功率，以得到稳定的趋于设计速率的沉积速率。由于石英晶片在一段频率变化范围内，与膜层厚度变化成线性关系，使得晶控膜厚控制仪相对于其他膜厚控制方法（例如光学控制法），更便于石英晶片镀膜的沉积速率控制，因此晶控膜厚控制仪已经逐渐成为真空镀膜设备的标准控制仪器之一。
现有晶控膜厚控制仪中，晶振频率测量电路中的振荡器通常都安装在引出晶振探头接引线的真空法兰附近，而其它电路都是集成在同一主机内的，主机与振荡器之间的电缆通常有4至5米，由主机来测量振荡频率，振荡器更像是探头的附属物。由于真空镀膜机现场的电气环境复杂且强电多，长电缆内传输的信号容易受到干扰，而且晶振振荡的高频信号经长电缆传输后会产生衰减，在阻抗匹配不好时，还容易发生畸变，使得主机内的晶振频率测量电路、膜速控制电路中会产生额外的不稳定电流，从而影响到频率测量的准确性，使得现有晶控膜厚控制仪的镀膜速率控制信号输出稳定性较差，从而影响到样品片的膜厚控制精度。另外，现有晶控膜厚控制仪利用单一主机来实现频率测量及镀膜速率控制，使得主机的负担很重，容易导致镀膜速率控制产生滞后，其控制实时性较差，会进一步影响到样品片的膜厚控制精度。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高样品片膜厚控制精度的分立式晶控膜厚控制装置。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种分立式晶控膜厚控制装置，涉及真空镀膜设备，该装置包括晶振探头，及用于测量石英晶片谐振频率的晶振频率测量电路，用于控制镀膜速率的膜速控制电路；
所述晶振频率测量电路中设有振荡器，所述晶振探头安装在真空镀膜设备的真空室内，晶振探头的接引线经真空法兰接引至真空镀膜设备的真空室外部，并与晶振频率测量电路中的振荡器电气连接；
其特征在于：所述真空镀膜设备的真空室外部设有一主机、一从机；
所述晶振频率测量电路安装在从机内，所述膜速控制电路安装在主机内，所述从机、主机中均内置有微处理器，所述主机以数字通信方式连接从机；
所述真空镀膜设备设有多个膜速控制端，所述主机设有多个膜速控制信号输出端，主机的各个膜速控制信号输出端分别接到真空镀膜设备的各个膜速控制端。
进一步的，所述真空镀膜设备的真空室内设有转动的挡板，及用于放置膜料的坩埚，用于控制膜料蒸发速率的蒸发源，所述真空镀膜设备上设有用于驱动挡板转动的挡板驱动器，用于驱动坩埚转动的坩埚驱动器，及用于驱动蒸发源工作的蒸发源控制器；
所述挡板驱动器、坩埚驱动器及蒸发源控制器的控制信号输入端构成真空镀膜设备的膜速控制端；
所述主机的其中三个膜速控制信号输出端分别接到挡板驱动器、坩埚驱动器及蒸发源控制器的控制信号输入端。
本发明提供的分立式晶控膜厚控制装置，将晶振频率测量电路与膜速控制电路分置于从机及主机内，从机仅用于测量晶振频率，其体积较小，可以安装在引出晶振探头接引线的真空法兰附近，从而缩短了测量线缆的长度，因此晶振振荡的高频信号衰减很小，从机根据测量值计算出的数据采用数字量方式传递给主机，从而增强了抗外界干扰能力，能提高频率测量的准确性，而且主从机都有独立工作的微处理器，外部控制与核心频率测量分开，从机无需配置人机界面，主从机的负担都相对较轻，能提高镀膜速率控制的实时性，因此能提高样品片的膜厚控制精度。
附图说明
图1是本发明实施例的分立式晶控膜厚控制装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种分立式晶控膜厚控制装置，涉及真空镀膜设备，该装置包括晶振探头3，及用于测量石英晶片谐振频率的晶振频率测量电路，用于控制镀膜速率的膜速控制电路；
所述晶振频率测量电路中设有振荡器，所述晶振探头3安装在真空镀膜设备的真空室10内，晶振探头3的接引线经真空法兰4接引至真空镀膜设备的真空室10外部，并与晶振频率测量电路中的振荡器电气连接；
其特征在于：所述真空镀膜设备的真空室10外部设有一主机1、一从机2；
所述晶振频率测量电路安装在从机2内，所述膜速控制电路安装在主机1内，所述从机2、主机1中均内置有微处理器，所述主机1以数字通信方式连接从机2；
所述真空镀膜设备设有多个膜速控制端，所述主机1设有多个膜速控制信号输出端，主机1的各个膜速控制信号输出端分别接到真空镀膜设备的各个膜速控制端。
本发明实施例中，所述真空镀膜设备的真空室10内设有转动的挡板5，及用于放置膜料的坩埚6，用于控制膜料蒸发速率的蒸发源（图中未示），所述真空镀膜设备上设有用于驱动挡板转动的挡板驱动器7，用于驱动坩埚6转动的坩埚驱动器8，及用于驱动蒸发源工作的蒸发源控制器9；
所述挡板驱动器7、坩埚驱动器8及蒸发源控制器9的控制信号输入端构成真空镀膜设备的膜速控制端；
所述主机1的其中三个膜速控制信号输出端分别接到挡板驱动器7、坩埚驱动器8及蒸发源控制器9的控制信号输入端。
本发明实施例使用时，将从机安装在引出晶振探头接引线的真空法兰附近，并在晶振探头内装入石英晶片。
在真空镀膜过程中，从机通过晶振频率测量电路测量晶振探头内的石英晶片谐振频率，并根据测得的谐振频率计算出膜料沉积速率，再以数字通信方式将计算结果上传给主机，主机根据从机上传的膜料沉积速率，通过膜速控制电路输出相应的膜速控制信号到真空镀膜设备的各个膜速控制端，使挡板驱动器、坩埚驱动器、蒸发源控制器分别输出相应的控制信号，控制膜料的蒸发速度，从而实现对样品片镀膜速率的控制。
Claims (2)
1.一种分立式晶控膜厚控制装置，涉及真空镀膜设备，该装置包括晶振探头，及用于测量石英晶片谐振频率的晶振频率测量电路，用于控制镀膜速率的膜速控制电路；
所述晶振频率测量电路中设有振荡器，所述晶振探头安装在真空镀膜设备的真空室内，晶振探头的接引线经真空法兰接引至真空镀膜设备的真空室外部，并与晶振频率测量电路中的振荡器电气连接；
其特征在于：所述真空镀膜设备的真空室外部设有一主机、一从机；
所述晶振频率测量电路安装在从机内，所述膜速控制电路安装在主机内，所述从机、主机中均内置有微处理器，所述主机以数字通信方式连接从机；
所述真空镀膜设备设有多个膜速控制端，所述主机设有多个膜速控制信号输出端，主机的各个膜速控制信号输出端分别接到真空镀膜设备的各个膜速控制端。
2.根据权利要求1所述的分立式晶控膜厚控制装置，其特征在于：所述真空镀膜设备的真空室内设有转动的挡板，及用于放置膜料的坩埚，用于控制膜料蒸发速率的蒸发源，所述真空镀膜设备上设有用于驱动挡板转动的挡板驱动器，用于驱动坩埚转动的坩埚驱动器，及用于驱动蒸发源工作的蒸发源控制器；
所述挡板驱动器、坩埚驱动器及蒸发源控制器的控制信号输入端构成真空镀膜设备的膜速控制端；
所述主机的其中三个膜速控制信号输出端分别接到挡板驱动器、坩埚驱动器及蒸发源控制器的控制信号输入端。
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