膜厚控制仪培训

1、INFICON公司的膜厚控制仪系列：Update:18/11/20051膜厚控制仪培训 IC/5 XTC/2，XTC/C XTC/3 XTM CYGNUS如何使用本培训资料一 本培训资料仅用于内部工程师培训， 也可用于Agent培训 可选择性用于客户，销售人员培训2如何使用本培训资料二本培训包括： 膜厚仪原理（突出Modelock) IC/5 膜控仪 * IC/5 性能指标 * IC/5 编程 * IC/5 维修 附件（探头，法兰，晶片） * 如何正确选择 * 如何正确使用 * 维护与维修3膜厚控制仪组成4Inficon 膜厚控制仪产品历史5 膜厚控制仪是利用石英晶体的压电效应，通过测量 石英

2、晶体的震荡频率的变化转换出膜的厚度 电场加到石英晶体上可使晶体产生振荡 最低的振荡频率叫做基准频率 本公司的晶片的基准频率是 6 MHz 膜厚测量原理6简单的镀膜机Sensor with CrystalFeed-throughOscillator (XIU) & Cables7测量原理石英晶体的频率飘移与附加上的质量的关系： 附加上的质量增加，振荡频率降低 质量 = 密度 X 面积 X 厚度8膜的厚度 (Lu and Lewis) :Tf = (Nq dq / p df fc Z) arctan (Z tanp (fq - fc)/f q)(accurate for 2MHz frequenc

3、y shift)Z 比率:Z = ( d q mq / d f mf ) Tf = 膜厚Nq = 166,100 Hz cm for AT cut quartzdq = 石英密度 df = 膜的密度fc = 镀膜后的频率. fq = 未镀膜前的频率mq = 石英的切变模量 mf = 膜的切变模量测量原理9有源振荡器在振荡器电路中晶片是有源元件 晶片振荡需要吸收能量, 随着镀上的质量的增加，振荡所需的能量也要增加，最终电路提供的最大能量也不能使晶片震荡，就会出现晶片失效的报警。 但晶片振荡频率会跳跃到某频率，在该频率下其振荡所需的能量降低（即晶片在基准频率以外的频率处振荡） 不同的振荡频率质量与

4、频率的关系是不同的 所以“频率跳跃”会导致镀膜速率与厚度的偏差。传统测量技术10ModelockTM 专利技术 晶片在电路中是无源元件 数字合成频率施加给晶片 测量晶片（电路）对施加的该能量的反应 如果反应是电感性的，说明施加的频率比晶片的基准频率高如果反应是电容性的，说明施加的频率比晶片的基准频率低如果反应是纯电阻性的，说明施加的频率与晶片的基准频率一致INFICON 专利测量技术 ModelockTM11 我们连续调整施加的频率，使其跟踪晶片的基准频率，该频率 由于晶片质量增加而降低。 这使我们可以连续锁定在基准频率，排除了“频率跳跃及其造成 的误差。 我们设计的测量演算系统可以检测到非常

5、低的能量水平，因此 延长了晶片使用寿命，提高了灵敏度 我们也可测量两种不同的测量频率，基准频率和某非谐振频率 这样就可实现自动测量Z比率 = AUTO Z专利技术 ModelockTM 12 消除频率跳跃 对高阻尼的晶片延长了寿命(200%) 0.005 Hz 测量精度 测量速率 10 Hz 可自动检测声阻抗率: -“Auto Z”ModelockTM 优点13频率跳跃-测量误差14晶片寿命-耗材成本15Z 比率-测量误差16AUTO Z 的优点17 基本控制功能 - 控制源的功率 - 控制坩埚转位 - 控制挡板开关扩展控制功能 - 提供继电器控制信号 - 可控：真空计，真空泵，计时器，膜厚控

6、制仪的控制功能18电源功率时间镀膜前 镀膜中 镀膜后膜控仪的工作流程预熔2预熔1功率提升2功率提升1镀膜速率提升1镀膜功率降低1功率降低2功率保持19 性能卓越的IC/5 膜厚控制仪20 使用ModelockTM 技术 晶振片频率可使用范围比传统技术提高50% - 达到1.5MHz（6.0-4.5 MHz） 高的测量分辨率：0.006 埃/秒/每次测量 （D=1.0,Z=1.0,F=6Mhz) 典型膜厚精度：0.5% 可实现 自动 Z参数及自动调整功能 - 用于复合材料/混合材料等材料参数不确认时 - 大大提高测量精度 auto-z.bmpIC/5 性能参数及突出特点高精度21 可同时控制两个

7、蒸发源或电子枪实现共镀膜 - 利用仪器自动交互式校准，实现精确控制两种材料 的比例 可同时连接6个源，可控坩埚位64位 - 控制电压0至+/-10V 或+/-5V或+/-2.5V 可同时连接测量8个探头，同时显示各探头工作信息 可单独设定六探头各个工作位置针对不同材料IC/5 性能参数及突出特点特殊功能22 TTL/CMOS输入：标准14个，可选至28个 继电器输出：标准8个，可选至24个，可编程（30V,2.5A) 可选的DAC记录仪输出 ,可选的14位TTL输出功能强大的逻辑编程语句控制 - 可执行100 条 IF / THEN 逻辑语句 - 各系统可通过逻辑编程语句自动控制 - 可控制镀

8、膜过程 - 可控制外部输出状态 - 可控制计时器或计数器 - 可控制显示信息IC/5 性能参数及突出特点-强大的I/O功能23 一次可执行50 工艺过程 一次可完成250 膜层 仪器自带材料库（255 种）可供选择 - 可同时对24种材料进行编辑IC/5 性能参数及突出特点-复杂的工艺控制24 屏幕可打印 数据可自动存储至计算机，记录仪，软驱等 可利用计算机编程，利用软盘转存至仪器IC/5性能参数及突出特点-可选择的存储25IC/5的编程26前面板27后面板RS 232 I I IIEEECH2CH1CH4CH3CH6CH5CH8CH7RELAYOUTPUTSENSOR8/14/0 8/14/

9、0 8/0/14PRINTERCH1CH2CH3CH4CH5CH6+24VDCRELAYINPUTRELAYINPUT28工作显示屏29电源功率时间镀膜前 镀膜中 镀膜后源与探头挡板打开源与探头挡板关闭源与探头挡板关闭镀膜过程源挡板关闭，探头挡板打开预熔2预熔1功率提升2功率提升1镀膜速率提升1镀膜功率降低1功率降低2功率保持30READY （待机） 2. SOURCE SWITCH （源转换） 3.RISE TIME 1 （上升时间1）4.SOAK TIME 1 （预熔时间1）5. RISE TIME 2 （上升时间2）6. SOAK TIME 2 （预熔时间2） 7. SOAK HOLD

10、1-2（预熔维持1-2）8. SHUTTER DELAY （挡板延迟） 9. CONTROL DELAY（控制延迟）10. DEPOSIT （镀膜） 11. Rate Ramp Time 1（速率斜台时间1）镀膜过程状态及术语3112. Rate Ramp Time 2 （速率斜台时间2）13. RW SAMPLE （速率监测采样）14. RW HOLD （速率监测维持） 15. MANUAL（手动控制）16. TIME-POWER （时间-功率控制）17. FEED RAMP （供给斜台） 18. FEED（供给） 19. IDLE RAMP （空闲斜台） 20. IDLE POWER （空

11、闲功率） 21. STOP （停止） 镀膜过程状态及术语32编程33源/探头编程34进入探头编程35探头编程36进入源的编程37源的编程38坩埚选择最多可编码 64 位坩埚位继电器动作是由二进制编码触发即 : 四位的源需用2个继电器, 八位的源需用2个继电器仅需选择第一个继电器（继电器n） ,作为最低位，仪器会自动定义其他的继电器.坩埚 继电器 n+2 继电器 n+1继电器 n 二进制1开开开0002开开关0013开关开0104开关关0115关开开10039进入材料编程40材料编程41选择材料42定义材料43材料编程44材料编程45 PROCESS GAIN:工艺增益定义给定速率变化情况下所需

12、的功率变化率.该值越大，所需的功率变化越小.计算方法：速率的变化值除以功率的变化值（d Rate/ d Power)范围： 0.01 到 100.SYSTEM DEAD TIME系统延迟时间(仅对PI 及 PID ):功率变化与其导致的速率开始变化的时间差.范围： 0.01 到to 50 秒. PRIMARY TIME CONSTANT 主时间参数 (仅对PI 及 PID ) :速率开始变化与到达设定变化幅度的63%所需的时间范围： 0.01 到200 秒控制回路参数46速率20100功率埃/秒百分比20190速率变化 = 10功率变化 = 1CONTROL GAIN = 速率变化值/功率变化

13、值 = 10 / 1 = 10 PROCESS GAIN工艺增益47时间提高功率速率上升系统延迟时间速率功率SYSTEM DEAD TIME系统延迟时间 48速率开始上升 63% 点 主时间常数时间速率功率PRIMARY TIME CONSTANT主时间常数49Master tooling 及Sensor tooling 系统及探头系数系数直接显示了显示厚度与实际厚度的比例关系.例如.: 基片上的实际测量厚度比IC/5 显示的厚度多10%，则提高该系数10%。 系数范围： 10% 到 400%.（ 密度与显示的速率及厚度成反比）501. 安装测试基片到系统的基片架上.2. 执行镀膜，测量实际厚

14、度.3. 利用下面的关系式计算系数: Tooling (%) = TF I * ( T M / T x )其中TF I = 初始系数T M = 基片上的实际厚度T x = 仪器显示的厚度读数.获得系数值51可用来监测速率的不稳定性 Q 参数 速率偏移界限9 2.5%8 5.0%7 7.5%610.0%512.5%415.0%320.0%225.0%130.0%0Disabled偏移界限值时计数器加1，偏移 400), 检查晶片与支持架的 接触表面是否干净镀膜造成的表面应力 更换晶片探头冷却不充分 提高流量,降低水温,屏蔽探头 速率控制不良:速率信号不稳定控制回路参数没优化电子枪10HZ 测量速率扫描 改变扫描速率常见故障诊断129常见故障诊断 厚度控制不良：热不稳定性：源加热时显示厚度减小，镀膜结束后显 示厚度增加。 探头冷却不充分 提高流