[发明专利]一种双石英晶振膜厚控制仪及误差校正方法

权利要求书

1.一种双石英晶振膜厚控制仪，其特征在于，包括：真空室，位于所述真空室内的蒸镀源、基片结构和双石英晶振片结构，以及位于所述真空室外的振荡器和控制装置；

所述蒸镀源用于提供蒸镀材料；所述基片结构内含基片，且所述基片作为镀膜载体，用于供镀膜材料吸附，形成薄膜；

所述双石英晶振片结构包括第一外壳、第一转盘以及多对石英晶振片；所述第一外壳固定在所述真空室的内壁上，其面向所述蒸镀源的一面设置有与所述石英晶振片面积相等的第一窗口；所述第一转盘设置于所述第一外壳内，所述第一转盘与所述第一外壳同圆心设置；每一对石英晶振片对应固定于所述第一转盘的两面，且通过导热材料连接架相连；

所述振荡器与各石英晶振片相连，并与所述控制装置相连；所述控制装置用于向所述振荡器发送指令；所述振荡器用于执行来自所述控制装置的指令，向当前位于所述第一窗口处的一对石英晶振片通入相同的变化电流，使得石英晶振片发生振动，并将石英晶振片振动产生的电子信号传送回所述控制装置；

所述控制装置还与所述第一转盘和所述蒸镀源分别相连；所述控制装置还用于根据石英晶振片振动产生的电子信号计算实时膜厚，并根据计算结果，控制蒸镀功率，以及控制所述第一转盘的转动，以使一对石英晶振片位于所述第一窗口处；

所述第一转盘各面上的石英晶振片呈圆周分布；

所述控制装置还用于监测各石英晶振片的使用寿命，并在当前对准所述第一窗口的石英晶振片到达使用寿命时，控制所述第一转盘转动，使另一对石英晶振片位于所述第一窗口处；

所述基片结构包括：第二外壳、第二转盘以及若干基片；

所述第二外壳固定在所述真空室的内壁上，且其面向所述蒸镀源的一面上开有第三窗口，所述第三窗口面积与所述各基片面积相等；所述第二转盘位于所述第二外壳内，所述第二转盘与所述第二外壳同圆心设置；所述若干基片呈圆周分布在所述第二转盘面向所述第三窗口的一面上；

所述控制装置还与所述第二转盘相连；

所述控制装置还用于控制所述第二转盘转动，以使得其中一个基片对准所述第三窗口进行镀膜，并在当前对准所述第三窗口的基片镀膜完成时，控制所述第二转盘转动，使另一个基片对准所述第三窗口；

所述第一外壳背向所述蒸镀源的一面上设置有第二窗口，所述第二窗口与所述第一窗口的位置正对且面积相等；所述第二窗口为带有若干微孔的闭合状，且所述微孔的直径小于蒸镀材料的分子直径。

2.如权利要求1所述的双石英晶振膜厚控制仪，其特征在于，在所述真空室内所述蒸镀源旁还设置有挡板，所述挡板用于辅助控制蒸镀材料的蒸发速率。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述的双石英晶振膜厚控制仪的温度校正方法，其特征在于，包括：

在蒸镀过程中，通过所述振荡器向当前位于所述第一窗口处的一对石英晶振片通入相同的变化电流以使得石英晶振片发生振动，并通过所述振荡器分别采集这两个石英晶振片振荡产生的电子信号；

从所述电子信号中提取两个石英晶振片的频率变化量，从面向所述蒸镀源的石英晶振片的频率变化量中减去背向所述蒸镀源的石英晶振片的频率变化量，以对温度引起的误差进行校正；

根据频率变化量相减的结果计算膜厚。

4.一种基于权利要求1-2任一项所述的双石英晶振膜厚控制仪的误差校正方法，其特征在于，包括：校正系数标定步骤和膜厚误差校正步骤；

所述校正系数标定步骤包括：

(S1)将石英晶振片的频率变化范围划分为多个频率阶段后，通过转动所述第一转盘和所述第二转盘，以一个全新的基片作为镀膜载体，并使一对全新的石英晶振片位于所述第一窗口处，将其中对准所述第一窗口的石英晶振片作为目标晶振片；

(S2)以第一个频率阶段作为当前频率阶段，开启所述蒸镀源进行镀膜；

(S3)实时监测所述目标晶振片的频率，在当前频率阶段结束时根据所述目标晶振片的频率变化量计算膜厚作为当前频率阶段对应的目标膜厚；

(S4)保持所述目标晶振片的位置不动，转动所述第二转盘，更换一个全新的基片作为镀膜载体；

(S5)若还存在未处理的频率阶段，则以当前频率阶段的下一个频率阶段作为当前频率阶段，并转入步骤(S3)；若所有频率阶段均处理完成，则转入步骤(S6)；

(S6)测量各频率阶段对应的基片上的实际膜厚，并以各频率阶段对应的实际膜厚与目标膜厚的比值作为对应频率阶段的校正系数；

所述膜厚误差校正步骤包括：

在实际镀膜时，转动所述第一转盘和所述第二转盘，使一对全新的石英晶振片位于所述第一窗口处，并使一个全新的基片作为镀膜载体，开启所述蒸镀源进行镀膜；

实时采集当前对准所述第一窗口的石英晶振片振动产生的电子信号，从中提取频率变化量，以计算实时膜厚；

根据当前对准所述第一窗口的石英晶振片所处的频率阶段，确定相应的校正系数，并将所计算的实时膜厚乘以该校正系数，以对镀膜厚度增加引起的误差进行校正；将校正后的膜厚作为最终的膜厚测量结果。