CN111829428B - 一种双石英晶振膜厚控制仪及误差校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双石英晶振膜厚控制仪及误差校正方法，属于膜厚监测领域，包括：真空室，真空室内的蒸镀源、基片结构和双石英晶振片结构，真空室外的振荡器和控制装置；基片结构内含作为镀膜载体的基片；双石英晶振片结构包括：一对或多对石英晶振片，固定在真空室内壁上的第一外壳，其面向蒸镀源的一面设有第一窗口，其内设有第一转盘，每一对石英晶振片固定于第一转盘的两面，且通过导热材料相连；振荡器用于向第一窗口处的一对石英晶振片通入相同的变化电流，使之振动；控制装置用于根据石英晶振片振动产生的电子信号计算实时膜厚，并根据计算结果控制蒸镀功率，以及控制第一转盘的转动。本发明能够提高石英晶振膜厚控制仪的膜厚测量精度。

Description

一种双石英晶振膜厚控制仪及误差校正方法

技术领域

本发明属于膜厚监测领域，更具体地，涉及一种双石英晶振膜厚控制仪及误差校正方法。

背景技术

石英晶振膜厚控制仪采用石英晶振法监控镀膜厚度，灵敏度非常高，可达埃数量级，是目前唯一可以同时控制膜层厚度和成膜速率的方法，已经广泛应用于膜厚监测领域。

石英晶振膜厚控制仪主要利用石英晶振片的两个效应，即压电效应和质量负荷效应。石英晶体是离子型晶体，由于结晶点阵的有规则分布，当发生机械变形(如拉伸或压缩)时，在其内部产生电极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，产生电位差；而当变形消失后，晶体又重新恢复到不带电状态，这种现象称为“压电效应”。相反，向石英晶体施加电场时，晶体的大小会发生变化——伸长或缩短，这种现象称为“逆压电效应”(电致伸缩效应)。

石英晶体压电效应的固有频率不仅取决于其几何尺寸，切割类型，而且还取决于晶片的厚度。当晶片上镀了某种膜层时，晶片厚度增大，其固有频率会相应的衰减。这种现象称为质量负荷效应。石英晶片的频率变化与膜厚变化近似为线性关系，通过测量频率或与频率有关的参量的变化，可计算出镀膜厚度的变化，从而监控淀积薄膜的厚度。

然而，在镀膜过程中，随着镀膜厚度的增加，石英晶振的共振振动会逐渐减弱，其测得的成膜速度会逐渐降低，而基片上的成膜速度却是均匀的，故随着镀膜时间的推移，石英晶振膜厚仪的膜厚测量精度会逐渐下降；另外，石英晶片的灵敏度很高，镀膜过程中不可避免的温度变化也会对其振荡频率产生影响，进而影响所测膜厚的精度。此外，一个石英晶片的工作寿命是有限的，当镀膜厚度过高时，石英晶振片基频下降太多，就不能稳定工作﹐产生跳频现象，如果此时继续淀积膜层，就会出现停振。为了保证振荡稳定和有高的灵敏度，晶体上膜层镀到一定厚度后，就应该更换新的晶振片，此过程也会降低膜厚仪的工作效率。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种双石英晶振膜厚控制仪及误差校正方法，其目的在于，提高石英晶振膜厚控制仪的膜厚测量精度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种双石英晶振膜厚控制仪，包括：真空室，位于真空室内的蒸镀源、基片结构和双石英晶振片结构，以及位于真空室外的振荡器和控制装置；

蒸镀源用于提供蒸镀材料；基片结构内含基片，且基片作为镀膜载体，用于供镀膜材料吸附，形成薄膜；

双石英晶振片结构包括第一外壳、第一转盘以及一对或多对石英晶振片；第一外壳固定在真空室的内壁上，其面向蒸镀源的一面设置有与石英晶振片面积相等的第一窗口；第一转盘设置于第一外壳内；每一对石英晶振片对应固定于第一转盘的两面，且通过导热材料相连；

振荡器与各石英晶振片相连，并与控制装置相连；控制装置用于向振荡器发送指令；振荡器用于执行来自控制装置的指令，向当前位于第一窗口处的一对石英晶振片通入相同的变化电流，使得石英晶振片发生振动，并将石英晶振片振动产生的电子信号传送回控制装置；

控制装置还与第一转盘和蒸镀源分别相连；控制装置还用于根据石英晶振片振动产生的电子信号计算实时膜厚，并根据计算结果，控制蒸镀功率，以及控制第一转盘的转动，以使一对石英晶振片位于第一窗口处。

本发明提供的双石英晶振膜厚控制仪中，利用双石英晶振片结构进行膜厚测量，每一对石英晶振片中，一个面向蒸镀源，且可通过第一窗口接触蒸镀材料，另一个背向蒸镀源，且不与蒸镀材料接触，因此，面向蒸镀源的石英晶振片的振动频率同时受薄膜厚度和温度的影响，而背向蒸镀源的石英晶振片的振动频率仅受温度影响；由于振荡器向两个石英晶振片中通入的变化电流相同，二者的固有振动频率相同；又由于两个石英晶振片通过导热良好的材料相连，二者在镀膜过程中温度相同，受温度影响导致的频率变化量也相同，因此可以借助于背向蒸镀源的石英晶振片获取因温度而导致的膜厚测量误差，提高膜厚测量的精度。

进一步地，第一外壳背向蒸镀源的一面上设置有第二窗口，第二窗口与第一窗口的位置正对且面积相等；第二窗口为带有若干微孔的闭合状，且微孔的直径小于蒸镀材料的分子直径。

本发明通过在第一外壳背向蒸镀源的一面上与第一窗口正对的位置设置第二窗口，能够使得位于第一窗口位置处的一对石英晶振片中，面向蒸镀源的石英晶振片对准第一窗口的同时，背向蒸镀源的石英晶振片对准第二窗口；由于第二窗口上的微孔直径小于蒸镀材料的分子直径，因此，在保证对准第二窗口的石英晶振片不会与蒸镀材料接触的情况下，该石英晶振片可通过微孔与真空室环境相接，更好地模拟对准第一窗口的石英晶振片所处的环境，从而更为准确地获取因温度而导致的膜厚测量误差，进一步提高膜厚测量精度。

进一步地，当双石英晶振片结构包括多对石英晶振片时，第一转盘各面上的石英晶振片呈圆周分布；

控制装置还用于监测各石英晶振片的使用寿命，并在当前对准第一窗口的石英晶振片到达使用寿命时，控制第一转盘转动，使另一对石英晶振片位于第一窗口处。

本发明在双石英晶振片的第一转盘上同时设置多对石英晶振片，从而在一对石英晶振片达到石英寿命时，直接通过转动第一转盘，即可实现石英晶振片的更换，因此，本发明能够有效提高膜厚控制仪的单次工作时间，减少打开真空室更换石英晶振片的次数，有效提高膜厚控制仪的工作效率。

进一步地，基片结构包括：第二外壳、第二转盘以及若干基片；

第二外壳固定在真空室的内壁上，且其面向蒸镀源的一面上开有第三窗口，第三窗口面积与各基片面积相等；第二转盘位于第二外壳内；若干基片呈圆周分布在第二转盘面向第三窗口的一面上。

进一步地，控制装置还与第二转盘相连；

控制装置还用于控制第二转盘转动，以使得其中一个基片对准第三窗口进行镀膜，并在当前对准第三窗口的基片镀膜完成时，控制第二转盘转动，使另一个基片对准第三窗口。

本发明在基片结构的第二转盘上同时设置多个基片，从而在一个基片镀膜完成后，直接通过转动第二转盘即可完成基片的更换，因此，本发明能够有效提高膜厚控制仪的单次工作时间，减少打开真空室更换基片的次数，有效提高膜厚控制仪的工作效率。

进一步地，在真空室内蒸镀源旁还设置有挡板，挡板用于辅助控制蒸镀材料的蒸发速率。

本发明在真空室内蒸镀源旁设置用于辅助控制蒸发速率的挡板，可以更好的控制蒸镀材料的蒸发速率。

按照本发明的另一个方面，提供了一种基于本发明所提供的上述双石英晶振膜厚控制仪的温度校正方法，包括：

在蒸镀过程中，通过振荡器向当前位于第一窗口的一对石英晶振片通入相同的变化电流以使得石英晶振片发生振动，并通过振荡器分别采集这两个石英晶振片振荡产生的电子信号；

从电子信号中提取两个石英晶振片的频率变化量，从面向蒸镀源的石英晶振片的频率变化量中减去背向蒸镀源的石英晶振片的频率变化量，以对温度引起的误差进行校正；

根据频率变化量相减的结果计算膜厚。

由于每一对石英晶振片由导热性能良好的材料连接，二者受温度的影响相同；在膜厚测量过程中，对准第一窗口的石英晶振片的频率变化量同时受薄膜厚度和温度的影响，而与其相对应的背向蒸镀源的石英晶振片的频率变化量仅受温度的影响，且二者受温度的影响相同，本发明根据这两个石英晶振片的频率变化量相减的结果计算膜厚，能够在计算的过程中对温度引起的膜厚误差进行校正，从而提高膜厚测量的精度。

按照本发明的又一个方面，提供了一种基于本发明提供的上述双石英晶振膜厚控制仪的误差校正方法，包括：校正系数标定步骤和膜厚误差校正步骤；

校正系数标定步骤包括：

(S1)将石英晶振片的频率变化范围划分为多个频率阶段后，通过转动第一转盘和第二转盘，以一个全新的基片作为镀膜载体，并使一对全新的石英晶振片位于第一窗口处，将其中对准第一窗口的石英晶振片作为目标晶振片；

(S2)以第一个频率阶段作为当前频率阶段，开启蒸镀源进行镀膜；

(S3)实时监测目标晶振片的频率，在当前频率阶段结束时根据目标晶振片的频率变化量计算膜厚作为当前频率阶段对应的目标膜厚；

(S4)保持目标晶振片的位置不动，转动第二转盘，更换一个全新的基片作为镀膜载体；

(S5)若还存在未处理的频率阶段，则以当前频率阶段的下一个频率阶段作为当前频率阶段，并转入步骤(S3)；若所有频率阶段均处理完成，则转入步骤(S6)；

(S6)测量各频率阶段对应的基片上的实际膜厚，并以各频率阶段对应的实际膜厚与目标膜厚的比值作为对应频率阶段的校正系数；

膜厚误差校正步骤包括：

在实际镀膜时，转动第一转盘和第二转盘，使一对全新的石英晶振片位于第一窗口处，并使一个全新的基片作为镀膜载体，开启蒸镀源进行镀膜；

实时采集当前对准第一窗口的石英晶振片振动产生的电子信号，从中提取频率变化量，以计算实时膜厚；

根据当前对准第一窗口的石英晶振片所处的频率阶段，确定相应的校正系数，并将所计算的实时膜厚乘以该校正系数，以对镀膜厚度增加引起的误差进行校正；将校正后的膜厚作为最终的膜厚测量结果。

本发明将石英晶振片的频率变化范围划分为不同的频率阶段，并以各频率阶段内实际膜厚与根据频率变化量计算的膜厚的比值作为对应频率阶段的校正系数，在镀膜过程中，在根据频率变化量计算的膜厚的基础上，乘以相应的校正系数，由此能够分阶段对镀膜厚度增加引起的误差进行校正，从而提高膜厚测量的精度；并且由于本发明直接通过转动转盘即可完成基片和石英晶振片的更换，在确定各频率阶段对应的校正系数的过程中无需打开真空室，由此保证了校正系数的准确性，并进一步保证了进行误差校正后，最终的膜厚测量结果具有较高的精度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)本发明利用双石英晶振片结构进行膜厚测量及温度校正，每一对石英晶振片中，一个面向蒸镀源，且可通过第一窗口接触蒸镀材料，另一个背向蒸镀源，且不与蒸镀材料接触，因此，面向蒸镀源的石英晶振片的振动频率同时受薄膜厚度和温度的影响，而背向蒸镀源的石英晶振片的振动频率仅受温度影响；由于振荡器向两个石英晶振片中通入的变化电流相同，二者的固有振动频率相同，又由于两个石英晶振片通过导热良好的材料相连，二者在镀膜过程中温度相同，受温度影响导致的频率变化量也相同，因此可以借助于背向蒸镀源的石英晶振片获取因温度而导致的膜厚测量误差，提高膜厚测量的精度。

(2)本发明通过在第一外壳背向蒸镀源的一面上与第一窗口正对的位置设置第二窗口，能够使得在一对双石英晶振片中面向蒸镀源的石英晶振片对准第一窗口的同时，背向蒸镀源的石英晶振片对准第二窗口；由于第二窗口上的微孔直径小于蒸镀材料的分子直径，因此，在保证对准第二窗口的石英晶振片不会与蒸镀材料接触的情况下，该石英晶振片可通过微孔与真空室环境相接，更好地模拟对准第一窗口的石英晶振片所处的环境，从而更为准确地获取因温度而导致的膜厚测量误差，进一步提高膜厚测量精度。

(3)本发明在双石英晶振片的第一转盘上同时设置多对石英晶振片，从而在一对石英晶振片达到石英寿命时，直接通过转动第一转盘，即可实现石英晶振片的更换，因此，本发明能够有效提高膜厚控制仪的单次工作时间，减少打开真空室更换石英晶振片的次数，有效提高膜厚控制仪的工作效率。

(4)本发明在基片结构的第二转盘上同时设置多个基片，从而在一个基片镀膜完成后，直接通过转动第二转盘即可完成基片的更换，因此，本发明能够有效提高膜厚控制仪的单次工作时间，减少打开真空室更换基片的次数，有效提高膜厚控制仪的工作效率。此外，这种基片结构也使得本发明中所述的误差校正方法的实施更加方便、准确。

(5)本发明在镀膜过程中，根据这对准第一窗口的石英晶振片与其对应的石英晶振片的频率变化量相减的结果计算膜厚，能够在计算的过程中对温度引起的膜厚误差进行校正，从而提高膜厚测量的精度。

(6)本发明将石英晶振片的频率变化范围划分为不同的频率阶段，并以各频率阶段内实际膜厚与根据频率变化量计算的膜厚的比值作为对应频率阶段的校正系数，在镀膜过程中，在根据频率变化量计算的膜厚的基础上行，乘以相应的校正系数，由此能够分阶段对镀膜厚度增加引起的误差进行校正，从而提高膜厚测量的精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双石英晶振膜厚控制仪的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的双石英晶振片结构的主视图；

图3为本发明实施例提供的双石英晶振片结构的剖面图；

图4为本发明实施例提供的第二窗口示意图；

图5为本发明实施例提供的基片结构示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：

1为真空室、2为蒸镀源、3为挡板、4为基片结构、5为双石英晶振片结构、6为膜厚监视装置、7为振荡器、8为蒸镀源控制装置、9为挡板控制装置、41为第二外壳、42为第二转盘、43为基片、44为第三窗口、51为第一外壳、52为第一转盘、53为一对石英晶振片、54为第一窗口、55为第二窗口、56为面向蒸镀源的石英晶振片、57为背向蒸镀源的石英晶振片、58为两个石英晶振片之间的连接架、59为微孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

为了提高石英晶振膜厚控制仪的膜厚测量精度，在本发明的一个实施例中，提供了一种双石英晶振膜厚控制仪，如图1所示，包括：真空室1，位于真空室内的蒸镀源2、基片结构4和双石英晶振片结构5，以及位于真空室外的振荡器7和控制装置；

蒸镀源2用于提供蒸镀材料；基片结构4内含基片43，且基片43作为镀膜载体，用于供镀膜材料吸附，形成薄膜；为了更好地控制蒸镀材料的蒸发速率，如图1所示，本实施例在真空室1内蒸镀源2旁还设置有用于辅助控制蒸镀材料的蒸发速率的挡板3；

如图2和图3所示，本实施例中，双石英晶振片结构5包括第一外壳51、第一转盘52以及一对或多对石英晶振片53；第一外壳51固定在真空室1的内壁上，其面向蒸镀源2的一面设置有与石英晶振片53面积相等的第一窗口54，第一转盘52设置于第一外壳51内；每一对石英晶振片53对应固定于第一转盘52的两面，且通过连接架58相连，连接架58由导热材料制成，由此可以保证在镀膜过程中，位于所述第一窗口54处的一对石英晶振片56、57的温度始终保持相同；

振荡器7与各石英晶振片53相连，并与控制装置相连；控制装置用于向振荡器7发送指令；振荡器7用于执行来自控制装置的指令，并向当前位于第一窗口54处的一对石英晶振片56、57通入相同的变化的电流，以使得石英晶振片56、57发生振动，并将来自石英晶振片56、57的电子信号传送回控制装置；在实际测量过程中，为了便于采集石英晶振片产生的电子信号，可使振荡器7向当前位于第一窗口54处的一对石英晶振片56、57通入相同的迅速变化的电流，以使石英晶振片56、57产生高速振荡；

控制装置还与第一转盘52和蒸镀源2分别相连；控制装置还用于通过振荡器7根据石英晶振片振动产生的电子信号计算实时膜厚，并根据计算结果控制蒸镀功率，以及控制第一转盘52的转动，以使一对石英晶振片位于第一窗口54处；

本实施例使得镀膜过程中，用于测量膜厚的一对石英晶振片的固有振动频率相同，且其中一个石英晶振片的振动频率同时受薄膜厚度和温度的影响，而另一石英晶振片仅的振动频率仅受温度影响，且二者频率变化量受温度的影响相同，因此可以借助于背向蒸镀源的石英晶振片获取因温度而导致的膜厚测量误差，提高膜厚测量的精度。

如图3所示，为了进一步提高膜厚测量的精度，本实施例中，第一外壳51背向蒸镀源的一面上设置有第二窗口55，第二窗口55与第一窗口54的位置正对且面积相等，从而当一对石英晶振片53中面向蒸镀源2的石英晶振片56对准第一窗口54时，背向蒸镀源2的石英晶振片57对准窗口55；如图4所示，第二窗口55为带有若干微孔59的闭合状，且微孔59的直径小于蒸镀材料的分子直径，由此可以在保证对准第二窗口55的石英晶振片57不会与蒸镀材料接触的情况下，该石英晶振片可通过微孔59与真空室环境相接，更好地模拟对准第一窗口54的石英晶振片56所处的环境，从而更为准确地获取因温度而导致的膜厚测量误差，进一步提高膜厚测量精度。

如图2所示，本实施例中，双石英晶振片结构5包括多对石英晶振片53，且第一转盘52各面上的石英晶振片呈圆周分布；

控制装置还用于监测各石英晶振片的使用寿命，并在当前对准第一窗口54的石英晶振片56到达使用寿命时，控制第一转盘52转动，使另一对石英晶振片分别对准第一窗口54、第二窗口55，由此可以在不打开真空室1的情况下，更换石英晶振片，从而有效提高膜厚控制仪的单次工作时间，减少打开真空室更换石英晶振片的次数，有效提高膜厚控制仪的工作效率。

为了进一步提高膜厚控制仪的工作效率，如图5所示，基片结构4包括：第二外壳41、第二转盘42以及若干基片43；

第二外壳41固定在真空室1的内壁上，且其面向蒸镀源2的一面上开有第三窗口44；第二转盘42位于第二外壳41内；若干基片43呈圆周分布在第二转盘42面向第三窗口44的一面上；第三窗口44面积与各基片43面积相等；

本实施例中，控制装置还与第二转盘42相连；

控制装置还用于控制第二转盘42转动，以使得其中一个基片43对准第三窗口44进行镀膜，并在当前对准第三窗口44的基片镀膜完成时，控制第二转盘42转动，使另一个基片对准第三窗口44，由此可以在不打开真空室1的情况下完成基片的更换，从而有效提高膜厚控制仪的单次工作时间，减少打开真空室更换基片的次数，有效提高膜厚控制仪的工作效率。

如图1所示，本实施例中，控制装置具体包括：膜厚监视装置6、蒸镀源控制装置8和挡板控制装置9；其中，膜厚监视装置6与振荡器7、第一转盘52、第二转盘42、蒸镀源控制装置8和挡板控制装置9分别相连；蒸镀源控制装置8还与蒸镀源2相连，挡板控制装置9还与挡板3相连；膜厚监视装置6用于向振荡器7发送指令，通过振荡器7控制石英晶振片的振动，并通过振荡器7实时采集石英晶振片振荡产生的电子信号，根据该电子信号实时计算镀膜厚度，并将计算结果传输至蒸镀源控制装置8和挡板控制装置9，以由蒸镀源控制装置8和挡板控制装置9分别对蒸镀源2和挡板3进行控制，从而对蒸镀功率和蒸镀材料的蒸发速率进行控制；膜厚监视装置6还用于根据膜厚计算结果，判断是否需要基片，并在需要更换基片时，产生相应的指令，以使得第二转盘42转动，实现基片的更换；膜厚监视装置6还用于检测石英晶振片的使用寿命，并在当前对准第一窗口54的石英晶振片达到石英寿命时，产生相应的指令，以使得第一转盘52转动，实现石英晶振片的更换；

如图2和图5所示，为了便于控制转盘的转动，实现基片或石英晶振片的更换，本实施例中，第二转盘42上的基片呈圆周均匀分布，且第一转盘52各面上的石英晶振片呈圆周均匀分布。

应当说明的是，在镀膜过程中，仅对准第一窗口54的石英晶振片56可与镀膜材料接触，且仅对准第三窗口44的基片可与镀膜材料接触。

基于上述实施例提供的双石英晶振膜厚控制仪，本发明相应地对膜厚的测量方法进行了改进，通过校正其中存在的误差，提高膜厚测量精度。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种基于上述实施例所提供的双石英晶振膜厚控制仪的温度校正方法，包括：

在蒸镀过程中，通过振荡器7向当前位于第一窗口54处的一对石英晶振片56、57通入相同的变化的电流以使得石英晶振片发生振动，并通过振荡器分别采集这两个石英晶振片振荡产生的电子信号；

从电子信号中提取两个石英晶振片的频率变化量，从面向蒸镀源2的石英晶振片56的频率变化量中减去背向蒸镀源的石英晶振片57的频率变化量，以对温度引起的误差进行校正；

根据频率变化量相减的结果计算膜厚。

由于两石英晶振片由导热性能良好的材料连接，二者受温度的影响相同；在膜厚测量过程中，对准第一窗口54的石英晶振片56的频率变化量同时受薄膜厚度和温度的影响，而与其相对应的面对第二窗口55的石英晶振片57的频率变化量仅受温度的影响，且二者受温度的影响相同，本实施例根据这两个石英晶振片的频率变化量相减的结果计算膜厚，能够在计算的过程中对温度引起的膜厚误差进行校正，从而提高膜厚测量的精度。

在本发明的又一个实施例中，提供了一种基于上述实施例提供的双石英晶振膜厚控制仪的误差校正方法，包括：校正系数标定步骤和膜厚误差校正步骤；

校正系数标定步骤包括：

(S1)将石英晶振片53的频率变化范围划分为多个频率阶段后，通过转动第一转盘52和第二转盘42，以一个全新的基片43作为镀膜载体，并使一对全新的石英晶振片53位于第一窗口处，将其中对准第一窗口54的石英晶振片56作为目标晶振片；

(S2)以第一个频率阶段作为当前频率阶段，开启蒸镀源进行镀膜；

(S3)实时监测目标晶振片的频率，在当前频率阶段结束时根据目标晶振片的频率变化量计算膜厚作为当前频率阶段对应的目标膜厚；

(S4)保持目标晶振片的位置不动，转动第二转盘42，更换一个全新的基片43作为镀膜载体；

(S5)若还存在未处理的频率阶段，则以当前频率阶段的下一个频率阶段作为当前频率阶段，并转入步骤(S3)；若所有频率阶段均处理完成，则转入步骤(S6)；

(S6)测量各频率阶段对应的基片上的实际膜厚，并以各频率阶段对应的实际膜厚与目标膜厚的比值作为对应频率阶段的校正系数；在测量基片上的实际膜厚时，可使用台阶仪或多光束干涉仪等仪器完成测量；

膜厚误差校正步骤包括：

在实际镀膜时，转动第一转盘52和第二转盘42，使一对全新的石英晶振片53位于第一窗口54处，并使一个全新的基片43作为镀膜载体，开启蒸镀源2进行镀膜；

实时采集当前对准第一窗口54的石英晶振片56振动产生的电子信号，从中提取频率变化量，以计算实时膜厚；

根据当前对准第一窗口54的石英晶振片56所处的频率阶段，确定相应的校正系数，并将所计算的实时膜厚乘以该校正系数，以对镀膜厚度增加引起的误差进行校正；将校正后的膜厚作为最终的膜厚测量结果。

本实施例将石英晶振片的频率变化范围划分为不同的频率阶段，并以各频率阶段内实际膜厚与根据频率变化量计算的膜厚的比值作为对应频率阶段的校正系数，在镀膜过程中，在根据频率变化量计算的膜厚的基础上，乘以相应的校正系数，由此能够分阶段对镀膜厚度增加引起的误差进行校正，从而提高膜厚测量的精度；并且由于本实施例直接通过转动转盘即可完成基片和石英晶振片的更换，在确定各频率阶段对应的校正系数的过程中无需打开真空室，由此保证了校正系数的准确性，并进一步保证了进行误差校正后，最终的膜厚测量结果具有较高的精度。

应当说明的是，上述对温度引起的误差进行校正的膜厚测量方法，以及对薄膜厚度增加引起的误差进行校正的膜厚测量方法，也可结合到一起使用，同时对两种误差进行校正，以最大程度上提高膜厚测量的精度；具体地，先对温度引起的误差进行校正后，利用校正后的膜厚测量结果与相应的校正系数相乘，得到最终的膜厚测量结果。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双石英晶振膜厚控制仪，其特征在于，包括：真空室，位于所述真空室内的蒸镀源、基片结构和双石英晶振片结构，以及位于所述真空室外的振荡器和控制装置；

所述蒸镀源用于提供蒸镀材料；所述基片结构内含基片，且所述基片作为镀膜载体，用于供镀膜材料吸附，形成薄膜；

所述双石英晶振片结构包括第一外壳、第一转盘以及多对石英晶振片；所述第一外壳固定在所述真空室的内壁上，其面向所述蒸镀源的一面设置有与所述石英晶振片面积相等的第一窗口；所述第一转盘设置于所述第一外壳内，所述第一转盘与所述第一外壳同圆心设置；每一对石英晶振片对应固定于所述第一转盘的两面，且通过导热材料连接架相连；

所述振荡器与各石英晶振片相连，并与所述控制装置相连；所述控制装置用于向所述振荡器发送指令；所述振荡器用于执行来自所述控制装置的指令，向当前位于所述第一窗口处的一对石英晶振片通入相同的变化电流，使得石英晶振片发生振动，并将石英晶振片振动产生的电子信号传送回所述控制装置；

所述控制装置还与所述第一转盘和所述蒸镀源分别相连；所述控制装置还用于根据石英晶振片振动产生的电子信号计算实时膜厚，并根据计算结果，控制蒸镀功率，以及控制所述第一转盘的转动，以使一对石英晶振片位于所述第一窗口处；

所述第一转盘各面上的石英晶振片呈圆周分布；

所述控制装置还用于监测各石英晶振片的使用寿命，并在当前对准所述第一窗口的石英晶振片到达使用寿命时，控制所述第一转盘转动，使另一对石英晶振片位于所述第一窗口处；

所述基片结构包括：第二外壳、第二转盘以及若干基片；

所述第二外壳固定在所述真空室的内壁上，且其面向所述蒸镀源的一面上开有第三窗口，所述第三窗口面积与所述各基片面积相等；所述第二转盘位于所述第二外壳内，所述第二转盘与所述第二外壳同圆心设置；所述若干基片呈圆周分布在所述第二转盘面向所述第三窗口的一面上；

所述控制装置还与所述第二转盘相连；

所述控制装置还用于控制所述第二转盘转动，以使得其中一个基片对准所述第三窗口进行镀膜，并在当前对准所述第三窗口的基片镀膜完成时，控制所述第二转盘转动，使另一个基片对准所述第三窗口；

所述第一外壳背向所述蒸镀源的一面上设置有第二窗口，所述第二窗口与所述第一窗口的位置正对且面积相等；所述第二窗口为带有若干微孔的闭合状，且所述微孔的直径小于蒸镀材料的分子直径。

2.如权利要求1所述的双石英晶振膜厚控制仪，其特征在于，在所述真空室内所述蒸镀源旁还设置有挡板，所述挡板用于辅助控制蒸镀材料的蒸发速率。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述的双石英晶振膜厚控制仪的温度校正方法，其特征在于，包括：

在蒸镀过程中，通过所述振荡器向当前位于所述第一窗口处的一对石英晶振片通入相同的变化电流以使得石英晶振片发生振动，并通过所述振荡器分别采集这两个石英晶振片振荡产生的电子信号；

从所述电子信号中提取两个石英晶振片的频率变化量，从面向所述蒸镀源的石英晶振片的频率变化量中减去背向所述蒸镀源的石英晶振片的频率变化量，以对温度引起的误差进行校正；

根据频率变化量相减的结果计算膜厚。

4.一种基于权利要求1-2任一项所述的双石英晶振膜厚控制仪的误差校正方法，其特征在于，包括：校正系数标定步骤和膜厚误差校正步骤；

所述校正系数标定步骤包括：

(S1)将石英晶振片的频率变化范围划分为多个频率阶段后，通过转动所述第一转盘和所述第二转盘，以一个全新的基片作为镀膜载体，并使一对全新的石英晶振片位于所述第一窗口处，将其中对准所述第一窗口的石英晶振片作为目标晶振片；

(S2)以第一个频率阶段作为当前频率阶段，开启所述蒸镀源进行镀膜；

(S3)实时监测所述目标晶振片的频率，在当前频率阶段结束时根据所述目标晶振片的频率变化量计算膜厚作为当前频率阶段对应的目标膜厚；

(S4)保持所述目标晶振片的位置不动，转动所述第二转盘，更换一个全新的基片作为镀膜载体；

(S5)若还存在未处理的频率阶段，则以当前频率阶段的下一个频率阶段作为当前频率阶段，并转入步骤(S3)；若所有频率阶段均处理完成，则转入步骤(S6)；

(S6)测量各频率阶段对应的基片上的实际膜厚，并以各频率阶段对应的实际膜厚与目标膜厚的比值作为对应频率阶段的校正系数；

所述膜厚误差校正步骤包括：

在实际镀膜时，转动所述第一转盘和所述第二转盘，使一对全新的石英晶振片位于所述第一窗口处，并使一个全新的基片作为镀膜载体，开启所述蒸镀源进行镀膜；

实时采集当前对准所述第一窗口的石英晶振片振动产生的电子信号，从中提取频率变化量，以计算实时膜厚；

根据当前对准所述第一窗口的石英晶振片所处的频率阶段，确定相应的校正系数，并将所计算的实时膜厚乘以该校正系数，以对镀膜厚度增加引起的误差进行校正；将校正后的膜厚作为最终的膜厚测量结果。

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