膜厚控制仪工作原理
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13
ModelockTM 优点
消除频率跳跃 对高阻尼的晶片延长了寿命(200%) 0.005 Hz 测量精度 测量速率 10 Hz 可自动检测声阻抗率: -“Auto Z”
14
晶片寿命----耗材成本
15
ModeLock 高精度
Z 比率---测量误差
17
Advantage of Auto Z
* 所以“频率跳跃”会导致镀膜速率与厚度的偏差。
11
INFICON 专利测量技术 ModelockTM
ModelockTM 专利技术
晶片在电路中是无源元件 数字合成频率施加给晶片 测量施加的电压与电流的相位差 测量晶片（电路）对施加的该能量的反应 * 如果反应是电感性的，说明施加的频率比晶片的基准频率高 *如果反应是电容性的，说明施加的频率比晶片的基准频率低 *如果反应是纯电阻性的，说明施加的频率与晶片的基准频率 一致 * 最多15000次/秒
Z – 比率: Z = ( d q mq / d f mf ) ½
Tf = 膜厚 Nq = 166,100 Hz cm for AT cut quartz
dq = 石英密度
df = 膜的密度
fc = 镀膜后的频率.
fq = 未镀膜前的频率
mq = 石英的切变模量 mf = 膜的切变模量
10
有源振荡器
传统测量技术
晶片振荡需要吸收能量, 随着镀上的质量的增加，振荡所 需的能量也要增加，最终电路提供的最大能量也不能使晶片 震荡，就会出现晶片失效的报警。
晶片是振荡器电路中有源元件，随着镀膜材料的增加，晶 振阻值变化，震荡电路的谐振频率会跳跃到非谐震荡点，即 晶片在基准频率以外的频率处振荡。
* 不同的振荡频率质量与频率的关系是不同的
膜厚控制仪工作原理
于录 英福康中国维修经理
1
膜厚控制仪组成
真空室
探头
最远72 英寸
振荡器 6 英寸
电源
挡板控制
0 - 10 VDC 控制电压
最长100 英尺
膜厚控制仪
组件
控制仪 振荡包 (XIU) 连接法兰 探头 晶片 （压缩空气控
制阀）
2
测量原理
探头
VACUUM CHAMBER
DEPOSITION CONTROLLER
镀膜中
源
功
速
率
功
率
预率预 镀 提 镀
功率提 熔 升1 1
提 升 2
熔 2
膜
升 1
膜
时间
镀膜后
功 率 降 低
1
功 率 保 持
功率 降低 2
21
12
专利技术 ModelockTM
我们连续调整施加的频率，使其跟踪晶片的基准频率，该频率 由于晶片质量增加而降低。 这使我们可以连续锁定在基准频率，排除了“频率跳跃及其造成 的误差。 我们设计的测量演算系统可以检测到非常低的能量水平，因此 延长了晶片使用寿命，提高了灵敏度 我们也可测量两种不同的测量频率，基准频率和某非谐振频率 这样就可实现自动测量Z比率 = AUTO Z
最低的振荡频率叫做基准频率 本公司的晶片的基准频率是 6 MHz
7
压电效应
• 若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形； 反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电 场，这种现象称为压电效应。
• 如在极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同 时机械变形振动又会产生交变电场。
2. “Period”测量方式，测量高频振荡器与工作晶振的时间差 ，工作范围0.05x基准频率
3. “Z-match“测量方式，把晶振系统作为声频谐振器测量，工 作范围0.4x基准频率
9
测量原理
膜的厚度 (Lu and Lewis) : Tf = (Nq dq / p df fc Z) arctan (Z tan[p (fq - fc)/f q]) (accurate for >2MHz frequency shift)
• 这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率百度文库是很稳定的
• 但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的 尺寸）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为 压电谐振
• 石英晶体又称为石英晶体谐振器。其特点是频率稳定度很高
8
传统测量技术
1. “Frenquency” 频率测量方式，直接测量频率，工作范围 0.02x基准频率
Auto Z 突出优势 (Cygnus 2, IC6)
下列应用优势突出:
• 镀膜材料的Z-比率未知 • 共镀膜两种或多种材料 • 两种或多种材料多层膜
fiAlep_rnila1m9e
Selenium （硒）镀膜 AutoZ Ratio Value
19
测量控制流程
20
膜控仪的工作流程
电 镀膜前
POWER SUPPLY
SHUTTER CONTROL
CONTROL VOLTAGE
3
测量原理
石英晶体的频率变化与附加上的质 量的关系： 附加上的质量增加，振 荡频率降低
质量 = 密度 X 面积 X 厚度
4
晶片结构
5
晶片尺寸
6
膜厚测量原理
膜厚控制仪是利用石英晶体的压电效应，通过测量 石英晶体的震荡频率的变化转换出膜的厚度 电场加到石英晶体上可使晶体产生振荡
ModelockTM 优点
消除频率跳跃 对高阻尼的晶片延长了寿命(200%) 0.005 Hz 测量精度 测量速率 10 Hz 可自动检测声阻抗率: -“Auto Z”
14
晶片寿命----耗材成本
15
ModeLock 高精度
Z 比率---测量误差
17
Advantage of Auto Z
* 所以“频率跳跃”会导致镀膜速率与厚度的偏差。
11
INFICON 专利测量技术 ModelockTM
ModelockTM 专利技术
晶片在电路中是无源元件 数字合成频率施加给晶片 测量施加的电压与电流的相位差 测量晶片（电路）对施加的该能量的反应 * 如果反应是电感性的，说明施加的频率比晶片的基准频率高 *如果反应是电容性的，说明施加的频率比晶片的基准频率低 *如果反应是纯电阻性的，说明施加的频率与晶片的基准频率 一致 * 最多15000次/秒
Z – 比率: Z = ( d q mq / d f mf ) ½
Tf = 膜厚 Nq = 166,100 Hz cm for AT cut quartz
dq = 石英密度
df = 膜的密度
fc = 镀膜后的频率.
fq = 未镀膜前的频率
mq = 石英的切变模量 mf = 膜的切变模量
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有源振荡器
传统测量技术
晶片振荡需要吸收能量, 随着镀上的质量的增加，振荡所 需的能量也要增加，最终电路提供的最大能量也不能使晶片 震荡，就会出现晶片失效的报警。
晶片是振荡器电路中有源元件，随着镀膜材料的增加，晶 振阻值变化，震荡电路的谐振频率会跳跃到非谐震荡点，即 晶片在基准频率以外的频率处振荡。
* 不同的振荡频率质量与频率的关系是不同的
膜厚控制仪工作原理
于录 英福康中国维修经理
1
膜厚控制仪组成
真空室
探头
最远72 英寸
振荡器 6 英寸
电源
挡板控制
0 - 10 VDC 控制电压
最长100 英尺
膜厚控制仪
组件
控制仪 振荡包 (XIU) 连接法兰 探头 晶片 （压缩空气控
制阀）
2
测量原理
探头
VACUUM CHAMBER
DEPOSITION CONTROLLER
镀膜中
源
功
速
率
功
率
预率预 镀 提 镀
功率提 熔 升1 1
提 升 2
熔 2
膜
升 1
膜
时间
镀膜后
功 率 降 低
1
功 率 保 持
功率 降低 2
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专利技术 ModelockTM
我们连续调整施加的频率，使其跟踪晶片的基准频率，该频率 由于晶片质量增加而降低。 这使我们可以连续锁定在基准频率，排除了“频率跳跃及其造成 的误差。 我们设计的测量演算系统可以检测到非常低的能量水平，因此 延长了晶片使用寿命，提高了灵敏度 我们也可测量两种不同的测量频率，基准频率和某非谐振频率 这样就可实现自动测量Z比率 = AUTO Z
最低的振荡频率叫做基准频率 本公司的晶片的基准频率是 6 MHz
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压电效应
• 若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形； 反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电 场，这种现象称为压电效应。
• 如在极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同 时机械变形振动又会产生交变电场。
2. “Period”测量方式，测量高频振荡器与工作晶振的时间差 ，工作范围0.05x基准频率
3. “Z-match“测量方式，把晶振系统作为声频谐振器测量，工 作范围0.4x基准频率
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测量原理
膜的厚度 (Lu and Lewis) : Tf = (Nq dq / p df fc Z) arctan (Z tan[p (fq - fc)/f q]) (accurate for >2MHz frequency shift)
• 这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率百度文库是很稳定的
• 但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的 尺寸）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为 压电谐振
• 石英晶体又称为石英晶体谐振器。其特点是频率稳定度很高
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传统测量技术
1. “Frenquency” 频率测量方式，直接测量频率，工作范围 0.02x基准频率
Auto Z 突出优势 (Cygnus 2, IC6)
下列应用优势突出:
• 镀膜材料的Z-比率未知 • 共镀膜两种或多种材料 • 两种或多种材料多层膜
fiAlep_rnila1m9e
Selenium （硒）镀膜 AutoZ Ratio Value
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测量控制流程
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膜控仪的工作流程
电 镀膜前
POWER SUPPLY
SHUTTER CONTROL
CONTROL VOLTAGE
3
测量原理
石英晶体的频率变化与附加上的质 量的关系： 附加上的质量增加，振 荡频率降低
质量 = 密度 X 面积 X 厚度
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晶片结构
5
晶片尺寸
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膜厚测量原理
膜厚控制仪是利用石英晶体的压电效应，通过测量 石英晶体的震荡频率的变化转换出膜的厚度 电场加到石英晶体上可使晶体产生振荡