CN112458407B - 一种晶振测量系统及测量方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种晶振测量系统及测量方法和装置,晶振测量系统包括移动载台、蒸镀源、可旋转晶振探头以及基板,晶振测量系统用于测量蒸镀速率以及调节晶振探头与蒸镀源之间位置关系;该测量方法包括:获取晶振探头的位置信息;调取与位置信息所对应的膜厚调整参数TF;测试得到晶振探头的探头测量速率V1,并计算得到基板的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF;若V1和V2中至少一种不满足蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整蒸镀源的功率和/或晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足预设蒸镀条件;若V1和V2满足预设蒸镀条件,则进行蒸镀工作。本发明根据需求随时调整晶振探头速率,延长晶振寿命,提高膜厚控制精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及蒸镀技术领域,尤其涉及一种晶振测量系统及测量方法和装置。
背景技术
真空蒸镀,简称蒸镀,是指在真空条件下,采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化,粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法,具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。
蒸镀装置包括蒸镀源和基板。采用蒸镀源对基板进行蒸镀时,蒸镀源中材料受热蒸发后,气体分子蒸镀至基板上。气体分子蒸镀在基板上的蒸镀速率无法监测,导致膜厚无法控制,为此在蒸镀源和基板之间设置晶振片,以实现蒸镀速率监测。
蒸镀过程中,气体分子沉积在晶振片上,改变晶振片整体质量,通过改变晶振片的振动频率,可以监测出气体分子蒸镀在晶振片上的蒸镀速率。气体分子蒸镀在晶振片上的蒸镀速率与气体分子蒸镀在基板的蒸镀速率相关联,那么监测气体分子蒸镀在晶振片上的蒸镀速率,可以计算得到气体分子蒸镀在基板上的蒸镀速率,以此控制基板上的膜厚。
然而,气体分子沉积在晶振片上会改变晶振片整体质量,显然蒸镀工艺会导致晶振片受损,影响晶振片寿命。而蒸镀时通过监测气体分子蒸镀在晶振片上的蒸镀速率来控制基板上的膜厚,那么晶振片受损影响膜厚准确性。
目前,没有有效的方法可以避免蒸镀源对晶振的损耗,导致影响膜厚准确性。
发明内容
本发明实施例提供一种晶振测量系统及测量方法和装置,以延长晶振寿命,提高膜厚控制精度。
本发明实施例提供了一种晶振测量系统的测量方法,所述晶振测量系统包括移动载台、位于所述移动载台上的蒸镀源、设置在所述移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,所述晶振测量系统用于测量蒸镀速率,所述晶振测量系统还用于调节晶振探头与所述蒸镀源之间位置关系;
该测量方法包括以下步骤:
获取所述晶振探头的位置信息;
调取与所述位置信息所对应的膜厚调整参数TF;
测试得到所述晶振探头的探头测量速率V1,并计算得到所述基板的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF;
若V1和V2中至少一种不满足所述蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整所述蒸镀源的功率和/或所述晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足所述预设蒸镀条件;
若所述V1和V2满足所述预设蒸镀条件,则进行蒸镀工作。
进一步的,若V1和V2中至少一种不满足所述蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整所述蒸镀源的功率和/或所述晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足所述预设蒸镀条件,包括:
若V2不满足所述预设蒸镀条件,则调整所述蒸镀源的功率至V2满足所述预设蒸镀条件;
若V2满足所述预设蒸镀条件,则判断该V1是否满足所述预设蒸镀条件;
若否,则调整所述晶振探头的位置,直至调整后得到的V1和V2满足所述预设蒸镀条件。
进一步的,预先获取与各位置信息所对应的膜厚调整参数TF:
控制所述晶振探头移动至第一位置,驱动所述蒸镀源以恒定蒸镀速率向所述基板蒸镀预设膜厚Ld0的膜层,测试该膜层的实际膜厚Ln1和所述晶振探头的探头测量速率Vd1,计算该第一位置的膜厚调整参数TF1以及材料实际蒸镀速率Vn1,
Vn1=Vd1*TF1,TF1=Ln1/Ld0;
控制所述晶振探头移动至第i位置,驱动所述蒸镀源以所述恒定蒸镀速率蒸镀,测试所述晶振探头的探头测量速率Vdi,计算该第i位置的膜厚调整参数TFi,i为正整数,
TFi=Vn1/Vdi=(Vd1/Vdi)*(Ln1/Ld0)。
进一步的,所述位置信息包括所述晶振探头与所述蒸镀源之间的距离S,所述蒸镀源的法线与所述晶振探头之间的角度θ以及所述晶振探头与所述蒸镀源的材料入射方向之间的角度α,调整所述晶振探头的位置的具体执行过程为:
以所述移动载台所在平面为XY平面建立XYZ坐标系;
移动所述晶振探头在该XYZ坐标系的空间位置,以调节S;
旋转所述晶振探头的角度,以调节θ和α。
进一步的,所述晶振测量系统的移动载台上还设置有多个蒸镀源;
该测量方法还包括:分别获取所述晶振探头相对每个所述蒸镀源的位置信息及膜厚调整参数TF。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种晶振测量系统的测量装置,所述晶振测量系统包括移动载台、位于所述移动载台上的蒸镀源、设置在所述移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,所述晶振测量系统用于测量蒸镀速率,所述晶振测量系统还用于调节晶振探头与所述蒸镀源之间位置关系;
该测量装置包括:
参数确定模块,用于获取所述晶振探头的位置信息,再调取与所述位置信息所对应的膜厚调整参数TF;
速率测试模块,用于测试所述晶振探头的探头测量速率V1,并计算所述基板的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF;
蒸镀调整模块,用于在检测到V1和V2中至少一种不满足所述蒸镀源所对应的预设蒸镀条件时,调整所述蒸镀源的功率和/或所述晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足所述预设蒸镀条件;
蒸镀驱动模块,用于在检测到所述V1和V2满足所述预设蒸镀条件,进行蒸镀工作。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种晶振测量系统,所述晶振测量系统包括移动载台、位于所述移动载台上的蒸镀源、设置在所述移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,还包括如上所述的测量装置。
进一步的,所述移动载台为三维位移台。
进一步的,所述晶振测量系统的移动载台上包括多个蒸镀源。
进一步的,所述多个蒸镀源包括:有机源、铝源和银源中的至少一种。
本发明实施例中,晶振测量系统包括可旋转晶振探头,通过旋转和移动晶振探头,可调节晶振探头与蒸镀源的相对位置关系,晶振探头采用可旋转移动方式,使得每个蒸镀源与晶振探头之间的相对位置可以灵活调整,不同位置信息对应不同大小的膜层调整参数,由此可以在蒸镀过程中确定所需合适大小的膜层调整参数,以此减小蒸镀工艺对晶振探头的损耗,延长晶振寿命。另外,晶振探头采用可旋转移动方式,还能够调整蒸镀源从不同方向入射到晶振探头的膜厚调整参数,以此精确控制膜厚;以及,蒸镀过程中通过调整蒸镀源的功率和/或晶振探头的位置,使得探头测量速率V1和材料实际蒸镀速率V2满足蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,可以避免蒸镀源对晶振严重损耗,精确监控蒸镀速率,进而精确控制膜厚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例,对于本领域的技术人员来说,可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构,驱动方法和制造方法的基本概念,拓展和延伸到其它的结构和附图,毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。
图1是本发明实施例提供的一种晶振测量系统的示意图;
图2是晶振探头与蒸镀源的位置关系;
图3是本发明实施例提供的一种晶振测量系统的测量方法的示意图;
图4是步骤S4的示意图;
图5是步骤S2的示意图;
图6是本发明实施例提供的一种晶振测量系统的测量装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下将参照本发明实施例中的附图,通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念,本领域的技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
蒸镀装置包括蒸镀源和基板以及设置在蒸镀源和基板之间的晶振片,可以将气体分子蒸镀在晶振片上的蒸镀速率称作为晶振测量速率V1,将气体分子蒸镀在基板上的蒸镀速率称作为材料实际蒸镀速率V2。
已知气体分子沉积在晶振片上会改变晶振片整体质量,显然蒸镀工艺会导致晶振片受损,而蒸镀时通过监测气体分子蒸镀在晶振片上的蒸镀速率来控制基板上的膜厚,那么晶振片受损影响膜厚准确性。
通过分析发现,在相同晶振测量速率V1下,不同材料对晶振损伤程度不同,晶振损伤因素主要由蒸镀材料密度ρ和Z因子决定。
有机材料密度ρ约为1.2g/cm2,金属铝密度ρ约为2.7g/cm2,金属银密度ρ约为10.8g/cm2,材料密度ρ越大,对晶振损伤越大;
有机材料的Z因子约为1g/cm2,金属铝的Z因子约为1.08g/cm2,金属银的Z因子约为0.53g/cm2,材料Z因子越小,对晶振损伤越大。
如上所述,晶振损伤程度直接影响晶振寿命,基于此,晶振寿命life满足如下公式:Life∝Z/(V1×ρ×T),其中,蒸镀过程中晶振蒸镀速率V1越大、蒸镀材料原子密度ρ越大和蒸镀时间T越大,造成寿命损伤较大。
由此可知,现有技术存在的问题是,长时间蒸镀工艺会导致晶振寿命下降,进而影响膜厚准确性,最终影响产品质量。蒸镀密度较大的重金属对晶振寿命影响较大,严重影响晶振的使用寿命,且频繁更换晶振成本高。另外,材料分子从不同方向入射到晶振时的膜厚控制精度存在差异。
基于以上技术问题,本发明实施例提供了以下晶振测量系统,该晶振测量系统可以延长晶振使用寿命,提升膜厚准确度。
可以理解,为了保证基板上的膜层厚度,通常需要保证蒸镀时间T足够长,那么为了提高晶振寿命,Z/(V1×ρ)要增大,其中ρ和Z为材料特性,固定不变,由此可知晶振测量速率V1减小可以增大晶振寿命。针对密度ρ较大的金属Ag材料,其所对应的晶振测量速率V1要更小,才能更好的延长晶振使用寿命。
另外,在保证晶振测量速率更小的同时,还需要保证材料实际蒸镀速率V2(V2=V1*TF)在合适的范围内,才能在保证晶振使用寿命的同时,蒸镀出理想厚度膜层,提高膜厚准确度。
参考图1所示,为本发明实施例提供的一种晶振测量系统的示意图。本实施例提供的晶振测量系统可以实现不同蒸镀源的蒸镀工作,该晶振测量系统包括移动载台101、位于移动载台101上的蒸镀源102、设置在移动载台101上的可旋转晶振探头103以及基板105,晶振测量系统用于测量蒸镀速率,晶振测量系统还用于调节晶振探头103与蒸镀源102之间位置关系。
本实施例提供的晶振测量系统还包括测量装置104,该测量装置104分别与移动载台101、蒸镀源102和晶振探头103电连接。
测量装置104可以用于控制移动载台101在X方向、Y方向或Z方向上移动,从而调节其上蒸镀源102与基板105的相对位置关系。
测量装置104可以用于驱动蒸镀源102进行蒸镀,包括控制蒸镀源102的蒸镀速率和蒸镀时长。
如图2所示晶振探头103具有固定底座,测量装置104还可以用于控制晶振探头103的底座在X方向、Y方向或Z方向上移动,从而调节其与蒸镀源102之间的距离S,该距离S可选为晶振探头103的几何中心与蒸镀源102的几何中心之间的距离。
测量装置104还可以用于控制晶振探头103的旋转角度,从而调节其与蒸镀源102之间的夹角,可选该夹角包括夹角θ和夹角α;夹角θ为蒸镀源102的法线和晶振探头103的几何中心-蒸镀源102的几何中心的连线之间的夹角;夹角α为晶振探头103与蒸镀源102的材料入射方向之间的角度,其中,蒸镀源102的材料入射方向平行于晶振探头103的几何中心-蒸镀源102的几何中心的连线,那么角度α为晶振探头103法线与晶振探头103的几何中心-蒸镀源102的几何中心的连线之间的夹角。
可选该测量装置104用于执行下述任意实施例所述的测量方法,该测量装置104采用软件和/或硬件方式实现,并集成在计算机、上位机或控制平台内。需要说明的是,本发明实施例中多次使用的距离S,角度θ和角度α等概念,所对应的位置关系均与物体的几何中心关联,后续文中描述时不再强调物体的几何中心的概念。
如图3所示,本实施例中晶振测量系统的测量方法包括以下步骤:
S1、获取晶振探头的位置信息;
S2、调取与位置信息所对应的膜厚调整参数TF;
S3、测试得到晶振探头的探头测量速率V1,并计算得到基板的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF;
S4、若V1和V2中至少一种不满足蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整蒸镀源的功率和/或晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足预设蒸镀条件;
S5、若V1和V2满足预设蒸镀条件,则进行蒸镀工作。
本实施例中,晶振探头的位置信息具体是指晶振探头与蒸镀源的相对位置关系,该相对位置关系至少包括晶振探头与蒸镀源之间的距离S,晶振探头的法线与蒸镀源之间的夹角α,晶振探头与蒸镀源的法线之间的夹角θ。该位置信息是根据已定的移动载台、蒸镀源和基板以及调节后的晶振探头的位置得出的。即在获取晶振探头的位置信息之前,测量装置控制晶振探头在基板和移动载台之间旋转和移动,以便于确定晶振探头的位置,调节完成后,测量装置根据当前时刻移动载台、蒸镀源和晶振探头的相对位置采集得到晶振探头的位置信息。
可选位置信息包括晶振探头与蒸镀源之间的距离S,蒸镀源的法线与晶振探头之间的角度θ以及晶振探头与蒸镀源的材料入射方向之间的角度α,调整晶振探头的位置的具体执行过程为:以移动载台所在平面为XY平面建立XYZ坐标系;移动晶振探头在该XYZ坐标系的空间位置,以调节S;旋转晶振探头的角度,以调节θ和α。
测量装置中预先存储有一个蒸镀源的多个位置信息,还存储有每个位置信息所对应的膜厚调整参数TF。那么测量装置采集得到晶振探头的位置信息后,会从数据库中查找出与该蒸镀源的位置信息匹配的膜厚调整参数,由此调取与位置信息所对应的膜厚调整参数TF。
测量装置再测试晶振探头的探头测量速率V1,该探头测量速率V1是指测量装置加热蒸镀源进行蒸镀时,直接测试晶振探头得到的速率V1;然后测量装置根据预先存储的探头测量速率和材料实际蒸镀速率的关系,计算得到材料蒸镀至基板上时的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF。探头测量速率V1为测量装置测量到的蒸镀材料在晶振探头位置处的蒸镀速率,显然,该蒸镀速率与蒸镀材料蒸镀在基板上的材料实际蒸镀速率V2存在差异。材料实际蒸镀速率V2较难测得,本实施例中V2是根据探头测量速率V1计算得到的,其与真实的蒸镀材料蒸镀在基板上的速率的差异微小,因此V2可看做蒸镀材料蒸镀在基板上的材料实际蒸镀速率。需要说明的是,计算得出一蒸镀源的V2后V2不再发生变化。
然后,测量装置对测试得到的探头测量速率V1和计算得到的材料实际蒸镀速率V2进行检测,如果检测到两者中的至少一种不满足蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整蒸镀源的功率和/或晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足预设蒸镀条件。可以理解,不同蒸镀源所对应的预设蒸镀条件不同,每种蒸镀源所对应的预设蒸镀条件包括蒸镀源所对应的探头测量速率的正常区间以及蒸镀源所对应的材料实际蒸镀速率的正常区间。
调整蒸镀源的功率会影响探头测量速率V1发生变化,进而影响V2发生变化,以此调整直至调整后V1和V2均满足预设蒸镀条件。和/或,
调整晶振探头的位置会影响距离S、夹角α和夹角θ中的至少一种参数发生变化,进而膜厚调整参数TF发生变化,以此调整直至调整后V1和V2均满足预设蒸镀条件。
可以理解,蒸镀源的功率固定不变后,V2不变;此时通过调节晶振探头的位置,以调整TF和V1。
测量装置通过以上测试步骤后,如果检测得到最终的V1和V2均满足预设蒸镀条件,那么驱动蒸镀源进行蒸镀工作。可以理解,V1和V2在整个测试过程中并非固定不变的,而是根据测量装置的调整而发生变化。
需要说明的是,以上测试过程是针对一种蒸镀源,对于不同的蒸镀源,其预设的位置信息及膜厚调整参数均可能不同,预设蒸镀条件也不同。
本发明实施例中,晶振测量系统包括可旋转晶振探头,通过旋转和移动晶振探头,可调节晶振探头与蒸镀源的相对位置关系,晶振探头采用可旋转移动方式,使得每个蒸镀源与晶振探头之间的相对位置可以灵活调整,不同位置信息对应不同大小的膜层调整参数,由此可以在蒸镀过程中确定所需合适大小的膜层调整参数,以此减小蒸镀工艺对晶振探头的损耗,延长晶振寿命。另外,晶振探头采用可旋转移动方式,还能够调整蒸镀源从不同方向入射到晶振探头的膜厚调整参数,以此精确控制膜厚;以及,蒸镀过程中通过调整蒸镀源的功率和/或晶振探头的位置,使得探头测量速率V1和材料实际蒸镀速率V2满足蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,可以避免蒸镀源对晶振严重损耗,精确监控蒸镀速率,进而精确控制膜厚。
示例性的,在上述技术方案的基础上,可选对于步骤S4的若V1和V2中至少一种不满足蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整蒸镀源的功率和/或晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足预设蒸镀条件的操作,如图4所示其具体包括如下步骤:
S41、若V2不满足预设蒸镀条件,则调整蒸镀源的功率至V2满足预设蒸镀条件;
S42、若V2满足预设蒸镀条件,则判断该V1是否满足预设蒸镀条件;
S43、若否,则调整晶振探头的位置,直至调整后得到的V1和V2满足预设蒸镀条件。
本实施例中,经过步骤S1-S3测试得到初始的探头测量速率V1和材料实际蒸镀速率V2之后,测量装置会检测探头测量速率V1和材料实际蒸镀速率V2是否满足预设蒸镀条件。
1)若V2不满足预设蒸镀条件,通过调整蒸镀源的功率使V1发生变化,进而调节V2使其满足预设蒸镀条件。具体的,蒸镀源的功率发生变化会影响蒸镀源的蒸镀速率,进而蒸镀源的蒸镀速率影响晶振探头的探头测量速率V1,但不会影响膜厚调整参数TF,因此通过调整蒸镀源的功率使晶振探头的探头测量速率V1发生变化,直至V2满足预设蒸镀条件。
2)若V2满足预设蒸镀条件,再检测当前测量的晶振探头的探头测量速率V1是否满足预设蒸镀条件。
3)若当前测量的晶振探头的探头测量速率V1不满足预设蒸镀条件,则通过调整晶振探头的位置,使S、θ和α中至少一种发生变化,调节膜厚调整参数TF。
4)再测试V1,并判断V1是否满足预设蒸镀条件。
5)重复步骤1-4,直至调整后V1和V2均满足预设蒸镀条件。
可以理解,蒸镀源的功率调整是通过蒸镀源的蒸镀温度决定的,即测量装置调节蒸镀源的加热温度,从而调节蒸镀源的蒸镀功率,使蒸镀源的材料气化参数发生变化。
在其他实施例中,也可选先调整晶振探头的位置使其中一个速率参数满足预设蒸镀条件,再调整蒸镀源的功率,逐步调节使两个速率参数均满足预设蒸镀条件;或者,还可选同步调整晶振探头的位置和蒸镀源的功率,逐步调节使两个速率参数均满足预设蒸镀条件;或者,还可选先调节V1使其满足预设蒸镀条件,再逐步调节使两个速率参数均满足预设蒸镀条件。
示例性的,在上述技术方案的基础上,如图5所示可选测量之前还包括:预先获取与各位置信息所对应的膜厚调整参数TF,具体包括如下步骤:
S21、控制晶振探头移动至第一位置,驱动蒸镀源以恒定蒸镀速率向基板蒸镀预设膜厚Ld0的膜层,测试该膜层的实际膜厚Ln1和晶振探头的探头测量速率Vd1,计算该第一位置的膜厚调整参数TF1以及材料实际蒸镀速率Vn1,
Vn1=Vd1*TF1,TF1=Ln1/Ld0;
S22、控制晶振探头移动至第i位置,驱动蒸镀源以恒定蒸镀速率蒸镀,测试晶振探头的探头测量速率Vdi,计算该第i位置的膜厚调整参数TFi,i为正整数,
TFi=Vn1/Vdi=(Vd1/Vdi)*(Ln1/Ld0)。
本实施例中,测量装置中预先存储有每种蒸镀源的多个位置信息与膜厚调整参数的对应关系。下面以任意一种蒸镀源为例进行说明。
1)在移动载台上设置所需的蒸镀源,可选移动载台和待蒸镀基板的位置保持不变,以移动载台表面为XY平面建立XYZ坐标系,其中坐标原点已知且固定不变,那么蒸镀源的位置确定。基于此,测量装置控制晶振探头旋转并移动,以使其达到第一位置,第一位置为(X1、Y1、Z1、θ1、α1)。
测量装置驱动蒸镀源对基板进行蒸镀,测量装置以恒定温度加热蒸镀源,使其蒸镀速率达到预先设定的恒定蒸镀速率,待蒸镀的膜厚为预先设定的膜厚Ld0,即蒸镀源的蒸镀参数为恒定蒸镀温度和恒定蒸镀时长。蒸镀时,测量装置测试晶振探头以得到其探头测量速率Vd1。
蒸镀完成后,测量装置测试得到基板上形成的膜层的实际膜厚Ln1。
按照如下公式计算该第一位置的膜厚调整参数TF1以及材料实际蒸镀速率Vn1,
Vn1=Vd1*TF1,TF1=Ln1/Ld0;
其中,第一位置的S、θ和α已知,那么在测量装置中存储蒸镀源的第一位置与TF1的对应关系,即(X1、Y1、Z1、θ1、α1、TF1)。
2)测量装置控制晶振探头移动至第二位置,可选第二位置为(X2、Y2、Z2、θ2、α2)。
测量装置驱动蒸镀源继续以相同恒定蒸镀速率和恒定蒸镀时长进行蒸镀,可知该相同恒定蒸镀速率蒸镀为Vn1,还测试晶振探头以得到其探头测量速率Vd2。
计算蒸镀源在该第二位置的膜厚调整参数TF2,Vn1=Vd2*TF2,
得,TF2=Vd1*TF1/Vd2=Vd1*(Ln1/Ld0)/Vd2;
其中,第二位置的S、θ和α已知,那么在测量装置中存储蒸镀源的第二位置与TF2的对应关系,即(X2、Y2、Z2、θ2、α2、TF2)。
以此类推,
i)测量装置控制晶振探头移动至第i位置,可选第i位置为(Xi、Yi、Zi、θi、αi)。
测量装置驱动蒸镀源继续以相同恒定蒸镀速率和时长蒸镀,可知该相同恒定蒸镀速率蒸镀为Vn1,还测试晶振探头以得到其探头测量速率Vdi。
计算蒸镀源在该第i位置的膜厚调整参数TFi,Vn1=Vdi*TFi,
TFi=Vn1/Vdi=(Vd1/Vdi)*(Ln1/Ld0)。
其中,第i位置的S、θ和α已知,那么在测量装置中存储蒸镀源的第i位置与TFi的对应关系,即(Xi、Yi、Zi、θi、αi、TFi)。
在本实施例中采用XYZ坐标系,在其它实施例中,可采用极坐标系等其它坐标系作为位置信息坐标。
需要说明的是,在θ和α固定不变的情况下,距离S越远,晶振接收到的蒸镀材料越少,对晶振寿命影响越小,相应的检测得到的速率V1越小,TF越大;反之,距离S越近,晶振接收到的蒸镀材料越多,对晶振寿命影响越大,相应的检测得到的速率V1越大,TF越小,晶振使用寿命越短。因此距离S与TF关系为TF∝S。
在S和α固定不变的情况下,夹角θ越大,检测速率V1越小,TF越大,晶振使用寿命越长;反之,夹角θ越小,速率V1越大,TF越小,晶振使用寿命越短。因此夹角θ与TF关系为TF∝θ*S。
在S和θ固定不变的情况下,夹角α越大,检测速率V1越小,TF越大,晶振使用寿命越长;反之,夹角α越小,速率V1越大,TF越小,晶振使用寿命越短。因此夹角α与TF关系为TF∝θ*S*cosα。
此外,在保证晶振使用寿命、探头在位置条件范围内的前提下,θ越小越好,α越小越好。
其中,晶振探头与蒸镀源的距离S2=X2+Y2+Z2;cosθ=Z/S;α常规情况下为零,可以减少晶振探头因蒸镀不均匀导致的监测速率产生偏差的问题,提高膜厚控制精度。
由此可知,测量装置得出一个蒸镀源的多个位置及其所对应的膜厚调整参数。
可选晶振测量系统的移动载台上还设置有多个蒸镀源;该测量方法还包括:分别获取晶振探头相对每个蒸镀源的位置信息及膜厚调整参数TF。
采用如图5所示方法,测量装置得出多种蒸镀源的多个位置及每个位置所对应的膜厚调整参数。
本实施例中,每个蒸镀源与晶振探头的相对位置关系可以灵活调整,则每个蒸镀源具有多个位置所对应的膜厚调整参数,以此针对不同源对晶振寿命的损害程度,随时调整探头位置,以此选取不同的膜厚调整参数,降低蒸镀过程中对晶振的消耗,延长晶振寿命。晶振探头的法线方向可以灵活调整,使得同一蒸镀源的材料分子从不同方向入射到晶振探头时的膜厚控制精度差异减小,避免个别源对晶振的严重消耗,还能准确监控蒸镀速率,进而精确控制膜厚。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种晶振测量系统的测量装置,晶振测量系统为上述任意实施例所述的晶振测量系统,该晶振测量系统包括移动载台、位于移动载台上的蒸镀源、设置在移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,晶振测量系统用于测量蒸镀速率,晶振测量系统还用于调节晶振探头与蒸镀源之间位置关系。该测量装置可选为上述任意实施例所述的测量装置。
如图6所示,本实施例提供的测量装置包括:参数确定模块210,用于获取晶振探头的位置信息,再调取与位置信息所对应的膜厚调整参数TF;速率测试模块220,用于测试晶振探头的探头测量速率V1,并计算基板的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF;蒸镀调整模块230,用于在检测到V1和V2中至少一种不满足蒸镀源所对应的预设蒸镀条件时,调整蒸镀源的功率和/或晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足预设蒸镀条件;蒸镀驱动模块240,用于在检测到V1和V2满足预设蒸镀条件,进行蒸镀工作。
本实施例中,测量装置中预先存储有各蒸镀源在不同位置的膜厚调整参数。测量装置包括晶振移动阶段、蒸镀调整阶段和蒸镀阶段。
在晶振移动阶段,测量装置加热蒸镀源,调整晶振探头的X、Y、Z、θ和α,获取该位置所对应的TF,测试晶振探头的探头测量速率V1,根据V1和TF计算得到材料实际蒸镀速率V2。测量装置中预先存储有蒸镀源的预设蒸镀条件,例如蒸镀源为有机源,其预设蒸镀条件为1<V2<3,V1<3;蒸镀源为铝源,其预设蒸镀条件为V2>5,V1<2;蒸镀源为银源,其预设蒸镀条件为0.5<V2<2,V1<0.5。其中,蒸镀速率单位为
在蒸镀调整阶段,根据蒸镀源的预设蒸镀条件检测V1和V2是否满足其所对应的预设蒸镀条件,若不满足,调节蒸镀源功率和/或晶振探头位置,直至更新后V1和V2均满足预设蒸镀条件;进入蒸镀阶段。
在蒸镀阶段,测量装置根据蒸镀调整阶段确定的蒸镀源功率和晶振探头位置进行蒸镀。
需要说明的是,晶振移动阶段和蒸镀调整阶段为实际蒸镀工作的前期调试阶段,在该两个阶段,晶振探头与基板之间采用挡板进行遮挡,避免前期调试材料蒸镀在基板上;在蒸镀阶段,晶振探头与基板之间的挡板被去除,蒸镀源的材料可以沉积在基板上,测量装置实时测量探头测量速率V1并计算V2,以精确控制膜厚。其中一个蒸镀源蒸镀完成后,下一个蒸镀源开始蒸镀,其整个蒸镀工作过程包括依序执行的晶振移动阶段、蒸镀调整阶段和蒸镀阶段。
本实施例中,测量装置在蒸镀过程中,可根据需求随时调整晶振探头速率,进而延长晶振寿命、提高膜厚控制精度。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种晶振测量系统,晶振测量系统包括移动载台、位于移动载台上的蒸镀源、设置在移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,还包括如上任意实施例所述的测量装置。可选移动载台为三维位移台。可选晶振测量系统的移动载台上包括多个蒸镀源。可选多个蒸镀源包括:有机源、铝源和银源中的至少一种。
本实施例中,可选晶振测量系统的多个蒸镀源为小型蒸镀机点源,如多个蒸镀源可以呈环状排布。还可选晶振测量系统的多个蒸镀源为大型蒸镀机线源,如多个蒸镀源可以呈线状排布,不再具体限定。
本实施例中,晶振测量系统在蒸镀过程中,可根据需求随时调整晶振探头速率,进而延长晶振寿命、提高膜厚控制精度。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种晶振测量系统的测量方法,其特征在于,所述晶振测量系统包括移动载台、位于所述移动载台上的蒸镀源、设置在所述移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,所述晶振测量系统用于测量蒸镀速率,所述晶振测量系统还用于调节晶振探头与所述蒸镀源之间位置关系;
该测量方法包括以下步骤:
获取所述晶振探头的位置信息;
调取与所述位置信息所对应的膜厚调整参数TF;
测试得到所述晶振探头的探头测量速率V1,并计算得到所述基板的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF;
若V1和V2中至少一种不满足所述蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整所述蒸镀源的功率和/或所述晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足所述预设蒸镀条件;
若所述V1和V2满足所述预设蒸镀条件,则进行蒸镀工作。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,若V1和V2中至少一种不满足所述蒸镀源所对应的预设蒸镀条件,则调整所述蒸镀源的功率和/或所述晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足所述预设蒸镀条件,包括:
若V2不满足所述预设蒸镀条件,则调整所述蒸镀源的功率至V2满足所述预设蒸镀条件;
若V2满足所述预设蒸镀条件,则判断该V1是否满足所述预设蒸镀条件;
若否,则调整所述晶振探头的位置,直至调整后得到的V1和V2满足所述预设蒸镀条件。
3.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,预先获取与各位置信息所对应的膜厚调整参数TF:
控制所述晶振探头移动至第一位置,驱动所述蒸镀源以恒定蒸镀速率向所述基板蒸镀预设膜厚Ld0的膜层,测试该膜层的实际膜厚Ln1和所述晶振探头的探头测量速率Vd1,计算该第一位置的膜厚调整参数TF1以及材料实际蒸镀速率Vn1,
Vn1=Vd1*TF1,TF1=Ln1/Ld0;
控制所述晶振探头移动至第i位置,驱动所述蒸镀源以所述恒定蒸镀速率蒸镀,测试所述晶振探头的探头测量速率Vdi,计算该第i位置的膜厚调整参数TFi,i为正整数,
TFi=Vn1/Vdi=(Vd1/Vdi)*(Ln1/Ld0)。
4.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述位置信息包括所述晶振探头与所述蒸镀源之间的距离S,所述蒸镀源的法线与所述晶振探头之间的角度θ以及所述晶振探头与所述蒸镀源的材料入射方向之间的角度α,调整所述晶振探头的位置的具体执行过程为:
以所述移动载台所在平面为XY平面建立XYZ坐标系;
移动所述晶振探头在该XYZ坐标系的空间位置,以调节S;
旋转所述晶振探头的角度,以调节θ和α。
5.根据权利要求3所述的测量方法,其特征在于,所述晶振测量系统的移动载台上还设置有多个蒸镀源;
该测量方法还包括:分别获取所述晶振探头相对每个所述蒸镀源的位置信息及膜厚调整参数TF。
6.一种晶振测量系统的测量装置,其特征在于,所述晶振测量系统包括移动载台、位于所述移动载台上的蒸镀源、设置在所述移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,所述晶振测量系统用于测量蒸镀速率,所述晶振测量系统还用于调节晶振探头与所述蒸镀源之间位置关系;
该测量装置包括:
参数确定模块,用于获取所述晶振探头的位置信息,再调取与所述位置信息所对应的膜厚调整参数TF;
速率测试模块,用于测试所述晶振探头的探头测量速率V1,并计算所述基板的材料实际蒸镀速率V2,V2=V1*TF;
蒸镀调整模块,用于在检测到V1和V2中至少一种不满足所述蒸镀源所对应的预设蒸镀条件时,调整所述蒸镀源的功率和/或所述晶振探头的位置,直至调整后V1和V2满足所述预设蒸镀条件;
蒸镀驱动模块,用于在检测到所述V1和V2满足所述预设蒸镀条件,进行蒸镀工作;
7.一种晶振测量系统,其特征在于,所述晶振测量系统包括移动载台、位于所述移动载台上的蒸镀源、设置在所述移动载台上的可旋转晶振探头以及基板,还包括如权利要求6所述的测量装置。
8.根据权利要求7所述的晶振测量系统,其特征在于,所述移动载台为三维位移台。
9.根据权利要求7所述的晶振测量系统,其特征在于,所述晶振测量系统的移动载台上包括多个蒸镀源。
10.根据权利要求9所述的晶振测量系统,其特征在于,所述多个蒸镀源包括:有机源、铝源和银源中的至少一种。
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