[发明专利]一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，包括超高真空腔体(118)，所述超高真空腔体(118)内置有镀膜衬底(114)和一个传感器探头(1)；所述超高真空腔体(118)底部设有蒸发源；传感器探头(1)内设晶振片(5)、加热板(42)和测温元件(43)，通过传感器探头(1)连接温度控制器(10)，对晶振片(5)加热；通过传感器探头(1)连接冷却介质装置，对晶振片(5)冷却；通过传感器探头(1)连接膜厚显示仪(3)，监测镀膜薄膜沉积厚度和标定沉积速率。

2.根据权利要求1所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述传感器探头(1)包括晶振支座(4)、设于晶振支座中的冷却室(48)、加热板(42)、测温元件(43)和晶振片(5)，还包括伸入晶振支座(4)上的冷却介质进、出口管道(11、12)，以及缠绕于冷却介质进、出口管道(11、12)上的真空同轴电缆(15)。

3.根据权利要求2所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述晶振支座(4)包括晶振支座主体(41)，加热板(42)、测温元件(43)和晶振片(5)依次嵌入于晶振支座主体(41)中，晶振片(5)下方设有一个晶振片前支撑件(44)，在晶振片前支撑件(44)下方还设有一个晶振片挡板(45)。

4.根据权利要求2所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述冷却介质进出、口管道(11、12)分别连通冷却介质泵入装置(13)和冷却介质回收装置(14)。

5.根据权利要求1所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述传感器探头(1)通过穿腔法兰连接波纹管水平固定于超高真空腔体(118)上。

6.根据权利要求1所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述温度控制器(10)通过一对非真空导线(8、9)连接至电极法兰，进一步通过一对真空导线(6、7)分别连接至加热板(42)和测温元件(43)。

7.根据权利要求1所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述膜厚显示仪(3)通过非真空同轴电缆连接信号监测组件(2)，非真空同轴电缆通过电极法兰连接至真空同轴电缆(15)，真空同轴电缆(15)连接晶振片(5)。

8.根据权利要求1所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述镀膜衬底(114)通过镀膜衬底操纵杆(115)伸入超高真空腔体(118)内与传感器探头(1)对接；镀膜衬底操纵杆(115)通过穿腔法兰连接波纹管，垂直固定于超高真空腔体(118)上。

9.根据权利要求8所述的一种用于超高真空的宽温区膜厚监测装置，其特征在于，所述镀膜衬底(114)设于传感器探头(1)端头侧部或顶部。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述装置的用于超高真空的宽温区膜厚监测方法，其特征在于，包括：

调节连接传感器探头的波纹管的长度，使晶振片靠近镀膜衬底；

调节连接衬底操纵杆的波纹管的长度，使镀膜衬底与晶振片处于同一水平位置，超高真空腔体内蒸发源同时向镀膜衬底和晶振片镀膜；

调节连接衬底操纵杆波纹管的长度，并调节连接传感器探头的波纹管的长度，使镀膜衬底位于传感器探头顶部，向晶振片镀膜，标定镀膜沉积速率、束流大小、不同蒸发源的束流比；

对于目标温度高于300K：

向温度控制器输入目标温度作为设定值；利用测温元件测量晶振片的实时温度，作为温度控制器的当前值；温度控制器通过PID控制对加热板供电，对固定支座加热；同时运行冷却机构，减少因晶振片温度波动造成测量误差；

对于目标温度低于300K：

测温元件测量晶振片的实时温度；通过调节冷却介质泵入装置和冷却介质回收装置运转速率，保持晶振片温度处于稳定。