石英晶體膜厚測量原理

石英晶體與振蕩器構(gòu)成諧振回路，產(chǎn)生一穩(wěn)定的振蕩信號(hào)。新晶片的振蕩頻率為6MHz,當(dāng)晶片上被鍍膜后，由于晶片重量及表面張力增加，其諧振頻率將會(huì)降低，此頻率變化由頻率計(jì)進(jìn)行檢測，根據(jù)頻率變化率與材料密度和材料聲阻等參數(shù)計(jì)算出晶片上所鍍膜層的厚值。最后由單位時(shí)間內(nèi)膜層厚度的變化量計(jì)算出鍍膜速率。

首先將晶振片安裝在探頭前端，放入真空室。在監(jiān)控器中設(shè)置薄膜材料的“工具因子"（用于校準(zhǔn)密度和應(yīng)力等因素）和所需厚度。然后開始鍍膜，監(jiān)控器實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前厚度和沉積速率。當(dāng)厚度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，監(jiān)控器發(fā)出信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉擋板或蒸發(fā)源，停止鍍膜。

膜厚儀可以直接測量質(zhì)量厚度，原理簡單，幾乎適用于所有類型的材料（金屬、介質(zhì)等），且可以同時(shí)監(jiān)控厚度和沉積速率，控制工藝穩(wěn)定性，相對光學(xué)法，設(shè)備和耗材（晶振片）成本更低。但是測量的是晶振片上的厚度，而非實(shí)際基片上的厚度，實(shí)際存在位置誤差。對溫度變化比較敏感，需要穩(wěn)定工況，切晶振片鍍膜過厚后會(huì)失效，需要更換。在使用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇膜厚儀的使用。