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[發(fā)明專利]一種雙石英晶振膜厚控制儀及誤差校正方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 202010554627.7 申請(qǐng)日: 2020-06-17
公開(公告)號(hào): CN111829428B 公開(公告)日: 2022-02-15
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 游龍;王垚元 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 華中科技大學(xué)
主分類號(hào): G01B7/06 分類號(hào): G01B7/06;G01B21/04
代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201 代理人: 李智
地址: 430074 湖北*** 國(guó)省代碼: 湖北;42
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 石英 晶振膜厚 控制 誤差 校正 方法
【權(quán)利要求書】:

1.一種雙石英晶振膜厚控制儀,其特征在于,包括:真空室,位于所述真空室內(nèi)的蒸鍍?cè)础⒒Y(jié)構(gòu)和雙石英晶振片結(jié)構(gòu),以及位于所述真空室外的振蕩器和控制裝置;

所述蒸鍍?cè)从糜谔峁┱翦儾牧希凰龌Y(jié)構(gòu)內(nèi)含基片,且所述基片作為鍍膜載體,用于供鍍膜材料吸附,形成薄膜;

所述雙石英晶振片結(jié)構(gòu)包括第一外殼、第一轉(zhuǎn)盤以及多對(duì)石英晶振片;所述第一外殼固定在所述真空室的內(nèi)壁上,其面向所述蒸鍍?cè)吹囊幻嬖O(shè)置有與所述石英晶振片面積相等的第一窗口;所述第一轉(zhuǎn)盤設(shè)置于所述第一外殼內(nèi),所述第一轉(zhuǎn)盤與所述第一外殼同圓心設(shè)置;每一對(duì)石英晶振片對(duì)應(yīng)固定于所述第一轉(zhuǎn)盤的兩面,且通過導(dǎo)熱材料連接架相連;

所述振蕩器與各石英晶振片相連,并與所述控制裝置相連;所述控制裝置用于向所述振蕩器發(fā)送指令;所述振蕩器用于執(zhí)行來自所述控制裝置的指令,向當(dāng)前位于所述第一窗口處的一對(duì)石英晶振片通入相同的變化電流,使得石英晶振片發(fā)生振動(dòng),并將石英晶振片振動(dòng)產(chǎn)生的電子信號(hào)傳送回所述控制裝置;

所述控制裝置還與所述第一轉(zhuǎn)盤和所述蒸鍍?cè)捶謩e相連;所述控制裝置還用于根據(jù)石英晶振片振動(dòng)產(chǎn)生的電子信號(hào)計(jì)算實(shí)時(shí)膜厚,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果,控制蒸鍍功率,以及控制所述第一轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng),以使一對(duì)石英晶振片位于所述第一窗口處;

所述第一轉(zhuǎn)盤各面上的石英晶振片呈圓周分布;

所述控制裝置還用于監(jiān)測(cè)各石英晶振片的使用壽命,并在當(dāng)前對(duì)準(zhǔn)所述第一窗口的石英晶振片到達(dá)使用壽命時(shí),控制所述第一轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng),使另一對(duì)石英晶振片位于所述第一窗口處;

所述基片結(jié)構(gòu)包括:第二外殼、第二轉(zhuǎn)盤以及若干基片;

所述第二外殼固定在所述真空室的內(nèi)壁上,且其面向所述蒸鍍?cè)吹囊幻嫔祥_有第三窗口,所述第三窗口面積與所述各基片面積相等;所述第二轉(zhuǎn)盤位于所述第二外殼內(nèi),所述第二轉(zhuǎn)盤與所述第二外殼同圓心設(shè)置;所述若干基片呈圓周分布在所述第二轉(zhuǎn)盤面向所述第三窗口的一面上;

所述控制裝置還與所述第二轉(zhuǎn)盤相連;

所述控制裝置還用于控制所述第二轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng),以使得其中一個(gè)基片對(duì)準(zhǔn)所述第三窗口進(jìn)行鍍膜,并在當(dāng)前對(duì)準(zhǔn)所述第三窗口的基片鍍膜完成時(shí),控制所述第二轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng),使另一個(gè)基片對(duì)準(zhǔn)所述第三窗口;

所述第一外殼背向所述蒸鍍?cè)吹囊幻嫔显O(shè)置有第二窗口,所述第二窗口與所述第一窗口的位置正對(duì)且面積相等;所述第二窗口為帶有若干微孔的閉合狀,且所述微孔的直徑小于蒸鍍材料的分子直徑。

2.如權(quán)利要求1所述的雙石英晶振膜厚控制儀,其特征在于,在所述真空室內(nèi)所述蒸鍍?cè)磁赃€設(shè)置有擋板,所述擋板用于輔助控制蒸鍍材料的蒸發(fā)速率。

3.一種基于權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的雙石英晶振膜厚控制儀的溫度校正方法,其特征在于,包括:

在蒸鍍過程中,通過所述振蕩器向當(dāng)前位于所述第一窗口處的一對(duì)石英晶振片通入相同的變化電流以使得石英晶振片發(fā)生振動(dòng),并通過所述振蕩器分別采集這兩個(gè)石英晶振片振蕩產(chǎn)生的電子信號(hào);

從所述電子信號(hào)中提取兩個(gè)石英晶振片的頻率變化量,從面向所述蒸鍍?cè)吹氖⒕д衿念l率變化量中減去背向所述蒸鍍?cè)吹氖⒕д衿念l率變化量,以對(duì)溫度引起的誤差進(jìn)行校正;

根據(jù)頻率變化量相減的結(jié)果計(jì)算膜厚。

4.一種基于權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的雙石英晶振膜厚控制儀的誤差校正方法,其特征在于,包括:校正系數(shù)標(biāo)定步驟和膜厚誤差校正步驟;

所述校正系數(shù)標(biāo)定步驟包括:

(S1)將石英晶振片的頻率變化范圍劃分為多個(gè)頻率階段后,通過轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一轉(zhuǎn)盤和所述第二轉(zhuǎn)盤,以一個(gè)全新的基片作為鍍膜載體,并使一對(duì)全新的石英晶振片位于所述第一窗口處,將其中對(duì)準(zhǔn)所述第一窗口的石英晶振片作為目標(biāo)晶振片;

(S2)以第一個(gè)頻率階段作為當(dāng)前頻率階段,開啟所述蒸鍍?cè)催M(jìn)行鍍膜;

(S3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述目標(biāo)晶振片的頻率,在當(dāng)前頻率階段結(jié)束時(shí)根據(jù)所述目標(biāo)晶振片的頻率變化量計(jì)算膜厚作為當(dāng)前頻率階段對(duì)應(yīng)的目標(biāo)膜厚;

(S4)保持所述目標(biāo)晶振片的位置不動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)所述第二轉(zhuǎn)盤,更換一個(gè)全新的基片作為鍍膜載體;

(S5)若還存在未處理的頻率階段,則以當(dāng)前頻率階段的下一個(gè)頻率階段作為當(dāng)前頻率階段,并轉(zhuǎn)入步驟(S3);若所有頻率階段均處理完成,則轉(zhuǎn)入步驟(S6);

(S6)測(cè)量各頻率階段對(duì)應(yīng)的基片上的實(shí)際膜厚,并以各頻率階段對(duì)應(yīng)的實(shí)際膜厚與目標(biāo)膜厚的比值作為對(duì)應(yīng)頻率階段的校正系數(shù);

所述膜厚誤差校正步驟包括:

在實(shí)際鍍膜時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一轉(zhuǎn)盤和所述第二轉(zhuǎn)盤,使一對(duì)全新的石英晶振片位于所述第一窗口處,并使一個(gè)全新的基片作為鍍膜載體,開啟所述蒸鍍?cè)催M(jìn)行鍍膜;

實(shí)時(shí)采集當(dāng)前對(duì)準(zhǔn)所述第一窗口的石英晶振片振動(dòng)產(chǎn)生的電子信號(hào),從中提取頻率變化量,以計(jì)算實(shí)時(shí)膜厚;

根據(jù)當(dāng)前對(duì)準(zhǔn)所述第一窗口的石英晶振片所處的頻率階段,確定相應(yīng)的校正系數(shù),并將所計(jì)算的實(shí)時(shí)膜厚乘以該校正系數(shù),以對(duì)鍍膜厚度增加引起的誤差進(jìn)行校正;將校正后的膜厚作為最終的膜厚測(cè)量結(jié)果。

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1、專利原文基于中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

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