[发明专利]一种膜厚测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种膜厚测量系统及方法。该系统包括至少一个测量晶振、至少一个校准晶振、至少一个校准挡板、膜厚检测模块及控制模块；校准晶振与校准挡板一一对应。该系统测量膜厚过程包括多个连续的工作周期，测量晶振在每个工作周期中连续测量，校准晶振在每个工作周期包括校准和停歇时段。当控制模块在校准时段的开始时刻控制校准挡板打开时，膜厚检测模块获取校准晶振及测量晶振各自的频率变化量，并根据校准晶振及测量晶振各自的频率变化量确定测量晶振的动态校准系数；控制模块还在校准时段的结束时刻控制校准挡板遮挡校准晶振；下一个工作周期内，膜厚检测模块根据动态校准系数计算测量晶振的沉积膜厚，如此延长了整个系统晶振的使用寿命。

技术领域

本发明实施例涉及镀膜技术，尤其涉及一种膜厚测量系统及方法。

背景技术

在真空镀膜设备中，石英晶体振荡测量法是工艺过程中测量薄膜厚度和材料蒸镀速率最常用的方法。石英晶体振荡测量法，主要是利用了石英晶体的压电效应和质量负荷效应，当晶振片表面沉积薄膜后，晶体的振动就会减弱。通常利用膜厚控制仪测试每秒钟振动次数的改变，从所得到的数据中计算表面沉积薄膜的厚度。

镀膜材料镀到晶振上会导致晶振的频率下降，即会导致晶振的寿命下降；一般当晶振寿命低于95％时，晶振就会废弃；为提高晶振的使用寿命，现有技术中，通过旋转晶振探头，减少晶振寿命衰减；或者挡住一部分探头，减少晶振寿命衰减；这样会使得镀膜操作工艺复杂和引入较大的误差；且没有突破对单个晶振的实际利用率。

发明内容

本发明提供一种膜厚测量系统及方法，以延长整个系统晶振的使用寿命和利用率。

第一方面，本发明实施例提供了一种膜厚测量系统，该膜厚测量系统包括至少一个测量晶振、至少一个校准晶振、至少一个校准挡板、膜厚检测模块及控制模块；所述校准晶振与所述校准挡板一一对应；所述测量晶振、所述校准晶振及所述校准挡板均设置于镀膜腔内；所述测量晶振与所述校准晶振的距离小于所述测量晶振与蒸发源距离的预设比例；

所述校准晶振表面膜层沉积厚度变化量与所述校准晶振的频率变化量处于线性关系阶段，所述测量晶振表面膜层沉积厚度变化量与所述测量晶振的频率变化量处于非线性关系阶段；

所述膜厚测量系统膜厚测量过程包括多个连续的工作周期，所述测量晶振在每个所述工作周期中连续测量，所述校准晶振在每个所述工作周期包括校准时段和停歇时段；

所述控制模块，用于在所述校准时段的开始时刻控制所述校准挡板不遮挡所述校准晶振；还用于在所述校准时段的结束时刻控制所述校准挡板遮挡所述校准晶振；

所述膜厚检测模块，用于在所述校准时段获取所述校准晶振的频率变化量以及所述测量晶振的频率变化量，并根据所述校准晶振的频率变化量和所述测量晶振的频率变化量确定所述测量晶振的动态校准系数，根据所述动态校准系数计算下一个工作周期内所述测量晶振的采集到的沉积膜厚数据。

可选的，所述膜厚测量系统包括至少两个初始校准晶振，至少两个所述初始校准晶振包括第一初始校准晶振和第二初始校准晶振；

所述膜厚检测模块还用于当检测到所述第一初始校准晶振的频率小于预设频率且所述第二初始校准晶振的频率不低于所述预设频率时，确定所述第一初始晶振为测量晶振，所述第二初始校准晶振为校准晶振。

可选的，至少一个所述测量晶振以及至少一个所述校准晶振沿直线方向依次排布；

或者，至少一个所述测量晶振以及至少一个所述校准晶振成阵列排布；

或者，至少一个所述测量晶振以及至少一个所述校准晶振包括一中心晶振以及围绕所述中心晶振的多个边缘晶振。

可选的，所述膜厚检测模块包括单通道膜厚检测模块或者双通道膜厚检测模块。

可选的，所述校准晶振和所述测量晶振设置在同一晶振探头基座上。