[發明專利]一種高精度膜厚測量系統及方法

在審

• 申請號: 202011474312.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112680709A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 夏禹;曹永盛;郭杏元
• 申請（專利權）人: 光芯薄膜（深圳）有限公司
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54;C23C14/35;C23C14/24;G01B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高精度膜厚測量系統，該系統包括：石英晶體、晶片探頭、振蕩包、膜厚儀、膜厚儀安裝支架、溫度傳感器、編碼器、滑環、超級電容以及真空饋入法蘭，其特征在于：利用編碼器實時檢測晶片探頭旋轉位置、選取最佳測量位置讀取石英晶體頻率；利用溫度傳感器實時測量晶片探頭溫度，對上述石英晶體頻率進行溫度補償、膜厚儀根據補償后頻率計算真實膜厚，通過滑環實現膜厚儀的雙向數據傳輸及電源引入。

2.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：石英晶體安裝在晶片探頭內，所述晶片探頭安裝在旋轉工件架上，隨工件架旋轉。

3.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：晶片探頭通過所述真空饋入法蘭與所述振蕩包相連，所述振蕩包與所述膜厚儀相連。

4.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：所述膜厚儀集成超級電容儲能，避免電源瞬間供電不良導致的膜厚儀斷電。

5.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：所述膜厚儀與工控機之間的通訊采用應答重傳機制，確保每次膜厚數據的可靠傳輸。

6.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：所述滑環設置于真空腔體外工件架旋轉軸上，用以實現厚膜儀的電源及數據連接，所述電源線及數據線均采用多線冗余連接，某根導線的接觸不良并不影響正常工作。

7.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：所述溫度傳感器設置在晶片探頭背面，隨晶片探頭旋轉，實時監測晶片探頭溫度。

8.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：所述膜厚儀根據溫度對石英晶體頻率校準，以校準后頻率計算真實膜厚。

9.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：編碼器設置于真空腔體外工件架旋轉軸上，實時測量晶片探頭在真空腔體圓周的位置。

10.根據權利要求1所述的一種高精度膜厚測量系統，其特征在于：膜厚儀通過所述編碼器確認晶片探頭的位置，選取晶片探頭在非濺射位時進行石英晶體的頻率采集以及膜厚計算。

11.一種高精度膜厚測量方法，其步驟包含：S1：工控機向膜厚儀輸出膜厚清零命令、沉積材料的膜厚計算參數以及膜厚采集位置參數；S2：檢測編碼器信號，當位置為設定位置時，判斷為石英晶體的頻率穩定時刻；S3：啟動采集石英晶體的頻率數據，啟動采集溫度傳感器的溫度數據；S4：根據溫度傳感器的溫度數據對石英晶體的頻率進行溫度校準；S5：膜厚儀利用校準后的頻率值計算膜厚，將膜厚數據發送到工控機；S6: 繼續沉積直至目標膜厚，然后停止濺射靶電源，結束當前膜層鍍膜。