膜厚控制儀培訓(xùn)

1、INFICON公司的膜厚控制儀系列：Update:18/11/20051膜厚控制儀培訓(xùn) IC/5 XTC/2，XTC/C XTC/3 XTM CYGNUS如何使用本培訓(xùn)資料一 本培訓(xùn)資料僅用于內(nèi)部工程師培訓(xùn)， 也可用于Agent培訓(xùn) 可選擇性用于客戶，銷售人員培訓(xùn)2如何使用本培訓(xùn)資料二本培訓(xùn)包括： 膜厚儀原理（突出Modelock) IC/5 膜控儀 * IC/5 性能指標(biāo) * IC/5 編程 * IC/5 維修 附件（探頭，法蘭，晶片） * 如何正確選擇 * 如何正確使用 * 維護(hù)與維修3膜厚控制儀組成4Inficon 膜厚控制儀產(chǎn)品歷史5 膜厚控制儀是利用石英晶體的壓電效應(yīng)，通過(guò)測(cè)量 石英

2、晶體的震蕩頻率的變化轉(zhuǎn)換出膜的厚度 電場(chǎng)加到石英晶體上可使晶體產(chǎn)生振蕩 最低的振蕩頻率叫做基準(zhǔn)頻率 本公司的晶片的基準(zhǔn)頻率是 6 MHz 膜厚測(cè)量原理6簡(jiǎn)單的鍍膜機(jī)Sensor with CrystalFeed-throughOscillator (XIU) & Cables7測(cè)量原理石英晶體的頻率飄移與附加上的質(zhì)量的關(guān)系： 附加上的質(zhì)量增加，振蕩頻率降低 質(zhì)量 = 密度 X 面積 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f(wàn)c = 鍍膜后的頻率. fq = 未鍍膜前的頻率mq = 石英的切變模量 mf = 膜的切變模量測(cè)量原理9有源振蕩器在振蕩器電路中晶片是有源元件 晶片振蕩需要吸收能量, 隨著鍍上的質(zhì)量的增加，振蕩所需的能量也要增加，最終電路提供的最大能量也不能使晶片震蕩，就會(huì)出現(xiàn)晶片失效的報(bào)警。 但晶片振蕩頻率會(huì)跳躍到某頻率，在該頻率下其振蕩所需的能量降低（即晶片在基準(zhǔn)頻率以外的頻率處振蕩） 不同的振蕩頻率質(zhì)量與

4、頻率的關(guān)系是不同的 所以“頻率跳躍”會(huì)導(dǎo)致鍍膜速率與厚度的偏差。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)10ModelockTM 專利技術(shù) 晶片在電路中是無(wú)源元件 數(shù)字合成頻率施加給晶片 測(cè)量晶片（電路）對(duì)施加的該能量的反應(yīng) 如果反應(yīng)是電感性的，說(shuō)明施加的頻率比晶片的基準(zhǔn)頻率高如果反應(yīng)是電容性的，說(shuō)明施加的頻率比晶片的基準(zhǔn)頻率低如果反應(yīng)是純電阻性的，說(shuō)明施加的頻率與晶片的基準(zhǔn)頻率一致INFICON 專利測(cè)量技術(shù) ModelockTM11 我們連續(xù)調(diào)整施加的頻率，使其跟蹤晶片的基準(zhǔn)頻率，該頻率 由于晶片質(zhì)量增加而降低。 這使我們可以連續(xù)鎖定在基準(zhǔn)頻率，排除了“頻率跳躍及其造成 的誤差。 我們?cè)O(shè)計(jì)的測(cè)量演算系統(tǒng)可以檢測(cè)到非常

5、低的能量水平，因此 延長(zhǎng)了晶片使用壽命，提高了靈敏度 我們也可測(cè)量?jī)煞N不同的測(cè)量頻率，基準(zhǔn)頻率和某非諧振頻率 這樣就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量Z比率 = AUTO Z專利技術(shù) ModelockTM 12 消除頻率跳躍 對(duì)高阻尼的晶片延長(zhǎng)了壽命(200%) 0.005 Hz 測(cè)量精度 測(cè)量速率 10 Hz 可自動(dòng)檢測(cè)聲阻抗率: -“Auto Z”ModelockTM 優(yōu)點(diǎn)13頻率跳躍-測(cè)量誤差14晶片壽命-耗材成本15Z 比率-測(cè)量誤差16AUTO Z 的優(yōu)點(diǎn)17 基本控制功能 - 控制源的功率 - 控制坩堝轉(zhuǎn)位 - 控制擋板開(kāi)關(guān)擴(kuò)展控制功能 - 提供繼電器控制信號(hào) - 可控：真空計(jì)，真空泵，計(jì)時(shí)器，膜厚控

6、制儀的控制功能18電源功率時(shí)間鍍膜前 鍍膜中 鍍膜后膜控儀的工作流程預(yù)熔2預(yù)熔1功率提升2功率提升1鍍膜速率提升1鍍膜功率降低1功率降低2功率保持19 性能卓越的IC/5 膜厚控制儀20 使用ModelockTM 技術(shù) 晶振片頻率可使用范圍比傳統(tǒng)技術(shù)提高50% - 達(dá)到1.5MHz（6.0-4.5 MHz） 高的測(cè)量分辨率：0.006 埃/秒/每次測(cè)量 （D=1.0,Z=1.0,F=6Mhz) 典型膜厚精度：0.5% 可實(shí)現(xiàn) 自動(dòng) Z參數(shù)及自動(dòng)調(diào)整功能 - 用于復(fù)合材料/混合材料等材料參數(shù)不確認(rèn)時(shí) - 大大提高測(cè)量精度 auto-z.bmpIC/5 性能參數(shù)及突出特點(diǎn)高精度21 可同時(shí)控制兩個(gè)

7、蒸發(fā)源或電子槍實(shí)現(xiàn)共鍍膜 - 利用儀器自動(dòng)交互式校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)精確控制兩種材料 的比例 可同時(shí)連接6個(gè)源，可控坩堝位64位 - 控制電壓0至+/-10V 或+/-5V或+/-2.5V 可同時(shí)連接測(cè)量8個(gè)探頭，同時(shí)顯示各探頭工作信息 可單獨(dú)設(shè)定六探頭各個(gè)工作位置針對(duì)不同材料IC/5 性能參數(shù)及突出特點(diǎn)特殊功能22 TTL/CMOS輸入：標(biāo)準(zhǔn)14個(gè)，可選至28個(gè) 繼電器輸出：標(biāo)準(zhǔn)8個(gè)，可選至24個(gè)，可編程（30V,2.5A) 可選的DAC記錄儀輸出 ,可選的14位TTL輸出功能強(qiáng)大的邏輯編程語(yǔ)句控制 - 可執(zhí)行100 條 IF / THEN 邏輯語(yǔ)句 - 各系統(tǒng)可通過(guò)邏輯編程語(yǔ)句自動(dòng)控制 - 可控制鍍

8、膜過(guò)程 - 可控制外部輸出狀態(tài) - 可控制計(jì)時(shí)器或計(jì)數(shù)器 - 可控制顯示信息IC/5 性能參數(shù)及突出特點(diǎn)-強(qiáng)大的I/O功能23 一次可執(zhí)行50 工藝過(guò)程 一次可完成250 膜層 儀器自帶材料庫(kù)（255 種）可供選擇 - 可同時(shí)對(duì)24種材料進(jìn)行編輯IC/5 性能參數(shù)及突出特點(diǎn)-復(fù)雜的工藝控制24 屏幕可打印 數(shù)據(jù)可自動(dòng)存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)，記錄儀，軟驅(qū)等 可利用計(jì)算機(jī)編程，利用軟盤轉(zhuǎn)存至儀器IC/5性能參數(shù)及突出特點(diǎn)-可選擇的存儲(chǔ)25IC/5的編程26前面板27后面板RS 232 I I IIEEECH2CH1CH4CH3CH6CH5CH8CH7RELAYOUTPUTSENSOR8/14/0 8/14/

9、0 8/0/14PRINTERCH1CH2CH3CH4CH5CH6+24VDCRELAYINPUTRELAYINPUT28工作顯示屏29電源功率時(shí)間鍍膜前 鍍膜中 鍍膜后源與探頭擋板打開(kāi)源與探頭擋板關(guān)閉源與探頭擋板關(guān)閉鍍膜過(guò)程源擋板關(guān)閉，探頭擋板打開(kāi)預(yù)熔2預(yù)熔1功率提升2功率提升1鍍膜速率提升1鍍膜功率降低1功率降低2功率保持30READY （待機(jī)） 2. SOURCE SWITCH （源轉(zhuǎn)換） 3.RISE TIME 1 （上升時(shí)間1）4.SOAK TIME 1 （預(yù)熔時(shí)間1）5. RISE TIME 2 （上升時(shí)間2）6. SOAK TIME 2 （預(yù)熔時(shí)間2） 7. SOAK HOLD

10、1-2（預(yù)熔維持1-2）8. SHUTTER DELAY （擋板延遲） 9. CONTROL DELAY（控制延遲）10. DEPOSIT （鍍膜） 11. Rate Ramp Time 1（速率斜臺(tái)時(shí)間1）鍍膜過(guò)程狀態(tài)及術(shù)語(yǔ)3112. Rate Ramp Time 2 （速率斜臺(tái)時(shí)間2）13. RW SAMPLE （速率監(jiān)測(cè)采樣）14. RW HOLD （速率監(jiān)測(cè)維持） 15. MANUAL（手動(dòng)控制）16. TIME-POWER （時(shí)間-功率控制）17. FEED RAMP （供給斜臺(tái)） 18. FEED（供給） 19. IDLE RAMP （空閑斜臺(tái)） 20. IDLE POWER （空

11、閑功率） 21. STOP （停止） 鍍膜過(guò)程狀態(tài)及術(shù)語(yǔ)32編程33源/探頭編程34進(jìn)入探頭編程35探頭編程36進(jìn)入源的編程37源的編程38坩堝選擇最多可編碼 64 位坩堝位繼電器動(dòng)作是由二進(jìn)制編碼觸發(fā)即 : 四位的源需用2個(gè)繼電器, 八位的源需用2個(gè)繼電器僅需選擇第一個(gè)繼電器（繼電器n） ,作為最低位，儀器會(huì)自動(dòng)定義其他的繼電器.坩堝 繼電器 n+2 繼電器 n+1繼電器 n 二進(jìn)制1開(kāi)開(kāi)開(kāi)0002開(kāi)開(kāi)關(guān)0013開(kāi)關(guān)開(kāi)0104開(kāi)關(guān)關(guān)0115關(guān)開(kāi)開(kāi)10039進(jìn)入材料編程40材料編程41選擇材料42定義材料43材料編程44材料編程45 PROCESS GAIN:工藝增益定義給定速率變化情況下所需

12、的功率變化率.該值越大，所需的功率變化越小.計(jì)算方法：速率的變化值除以功率的變化值（d Rate/ d Power)范圍： 0.01 到 100.SYSTEM DEAD TIME系統(tǒng)延遲時(shí)間(僅對(duì)PI 及 PID ):功率變化與其導(dǎo)致的速率開(kāi)始變化的時(shí)間差.范圍： 0.01 到to 50 秒. PRIMARY TIME CONSTANT 主時(shí)間參數(shù) (僅對(duì)PI 及 PID ) :速率開(kāi)始變化與到達(dá)設(shè)定變化幅度的63%所需的時(shí)間范圍： 0.01 到200 秒控制回路參數(shù)46速率20100功率埃/秒百分比20190速率變化 = 10功率變化 = 1CONTROL GAIN = 速率變化值/功率變化

13、值 = 10 / 1 = 10 PROCESS GAIN工藝增益47時(shí)間提高功率速率上升系統(tǒng)延遲時(shí)間速率功率SYSTEM DEAD TIME系統(tǒng)延遲時(shí)間 48速率開(kāi)始上升 63% 點(diǎn) 主時(shí)間常數(shù)時(shí)間速率功率PRIMARY TIME CONSTANT主時(shí)間常數(shù)49Master tooling 及Sensor tooling 系統(tǒng)及探頭系數(shù)系數(shù)直接顯示了顯示厚度與實(shí)際厚度的比例關(guān)系.例如.: 基片上的實(shí)際測(cè)量厚度比IC/5 顯示的厚度多10%，則提高該系數(shù)10%。 系數(shù)范圍： 10% 到 400%.（ 密度與顯示的速率及厚度成反比）501. 安裝測(cè)試基片到系統(tǒng)的基片架上.2. 執(zhí)行鍍膜，測(cè)量實(shí)際厚

14、度.3. 利用下面的關(guān)系式計(jì)算系數(shù): Tooling (%) = TF I * ( T M / T x )其中TF I = 初始系數(shù)T M = 基片上的實(shí)際厚度T x = 儀器顯示的厚度讀數(shù).獲得系數(shù)值51可用來(lái)監(jiān)測(cè)速率的不穩(wěn)定性 Q 參數(shù) 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偏移界限值時(shí)計(jì)數(shù)器加1，偏移 400), 檢查晶片與支持架的 接觸表面是否干凈鍍膜造成的表面應(yīng)力 更換晶片探頭冷卻不充分 提高流量,降低水溫,屏蔽探頭 速率控制不良:速率信號(hào)不穩(wěn)定控制回路參數(shù)沒(méi)優(yōu)化電子槍10HZ 測(cè)量速率掃描 改變掃描速率常見(jiàn)故障診斷129常見(jiàn)故障診斷 厚度控制不良：熱不穩(wěn)定性：源加熱時(shí)顯示厚度減小，鍍膜結(jié)束后顯 示厚度增加。 探頭冷卻不充分 提高流