
Tingting Z
Nov 6, 2024
In der modernen industriellen Fertigung wird die Dünnschichttechnologie häufig in Halbleitern, optischen Geräten, dekorativen Beschichtungen und anderen Bereichen eingesetzt. Die Dicke der Dünnschicht wirkt sich direkt auf die Leistung und Qualität des Produkts aus. Daher ist die Echtzeitüberwachung der Schichtdicke während des Beschichtungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Die Forschungs- und Entwicklungsingenieure von VPI werden darlegen, warum Beschichtungsgeräte mit einem Schichtdickenmonitor ausgestattet sein müssen, und dessen Funktionsprinzip erklären. Dabei konzentrieren sie sich auf die Anwendungen der Hochvakuum-Magnetron-Sputter-Beschichtungsmaschine 650MH und der Beschichtungsmaschine zur Probenvorbereitung 900M.
Warum wird ein Schichtdickenmessgerät benötigt?
Die präzise Kontrolle der Dünnschichtdicke ist ein Schlüsselfaktor zur Gewährleistung der Produktleistung. Eine zu dicke oder zu dünne Schicht kann zu einer instabilen Produktleistung führen und wichtige Indikatoren wie Leitfähigkeit, optische Eigenschaften oder mechanische Festigkeit beeinträchtigen. Eine Echtzeitüberwachung der Schichtdicke kann eine Überablagerung verhindern und so Material- und Zeitkosten sparen. Sie ermöglicht auch eine rechtzeitige Anpassung der Prozessparameter, um Nacharbeit oder Ausschuss aufgrund von Schichtdickenabweichungen zu vermeiden. Verschiedene Anwendungen stellen strenge Anforderungen an die Schichtdicke; eine präzise Kontrolle kann die Anforderungen verschiedener komplexer Prozesse erfüllen und die Wettbewerbsfähigkeit des Produkts steigern.
Funktionsprinzip des Schichtdickenmessgeräts
Quarzkristall-Mikrowaage (QCM)
Die Quarzkristall-Mikrowaage ist eines der am häufigsten verwendeten Schichtdickenmessgeräte. Ihr Funktionsprinzip basiert auf dem piezoelektrischen Effekt und den Resonanzfrequenzänderungen von Quarzkristallen.
Piezoelektrischer Effekt
Quarzkristall ist ein piezoelektrisches Material mit einer geordneten Anordnung innerer Atomstrukturen. Wenn mechanische Kraft auf ihn ausgeübt wird, verursacht dies eine ungleichmäßige Verteilung elektrischer Ladungen und erzeugt ein elektrisches Signal. Umgekehrt verursacht die Anwendung eines elektrischen Felds eine mechanische Verformung und lässt ihn vibrieren.
Zusammenhang zwischen Frequenzänderung und Masse
Wenn Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche des Quarzkristalls abgelagert wird, erhöht sich die Masse des Kristalls, was zu einer Verringerung seiner Resonanzfrequenz führt. Gemäß der Sauerbrey-Gleichung ist die Frequenzänderung proportional zur abgelagerten Masse. Durch Messen der Frequenzänderung kann die Filmdicke genau berechnet werden.
Komponenten von QCM
- Quarzkristallsensor: Verfügt über spezifische Frequenz, Widerstand und Elektrodenmaterialien.
- Sensorkopf: Stabilisiert die Temperatur des Kristalls und sorgt für eine stabile Messumgebung.
- Elektronischer Monitor oder Controller: Liefert Wechselstrom, um den Kristall zum Vibrieren zu bringen, überwacht Frequenzänderungen in Echtzeit und berechnet die Filmdicke.
Auswahl der Elektrodenmaterialien
Quarzkristallelektroden bestehen normalerweise aus Gold oder Silber. Goldelektroden eignen sich für allgemeine Verdampfungs- oder Sputterprozesse, während Silberelektroden aufgrund ihrer besseren Leitfähigkeit bei Hochstromabscheidungen (wie z. B. Kohlenstoffstabverdampfung) eine bessere Leistung erbringen und Änderungen der Filmdicke genauer wiedergeben können.
Anwendungen der Hochvakuum-Magnetron-Sputter-Beschichtungsmaschine 650MH und der Probenvorbereitungs-Beschichtungsmaschine 900M
650MH Hochvakuum-Magnetron-Sputter-Beschichtungsmaschine
- Hochpräzise Filmdickenkontrolle: Ausgestattet mit fortschrittlichen QCM-Filmdickenmonitoren, die eine Filmdickenkontrolle im Nanometerbereich unter Hochvakuumbedingungen ermöglichen.
- Breites Anwendungsspektrum: Geeignet für Bereiche, in denen hohe Reinheit und Präzision erforderlich sind, wie etwa Halbleiter und optische Beschichtungen.
- Hohe Stabilität: Die Hochvakuumumgebung reduziert das Eindringen von Verunreinigungen und verbessert die Qualität des Dünnfilms.
900M Vakuumbeschichtungsmaschine zur Probenvorbereitung
- Wirtschaftlich und effizient: Geeignet für Beschichtungsprozesse, die kein Hochvakuum erfordern, wodurch die Geräte- und Betriebskosten gesenkt werden.
- Hohe Flexibilität: Außerdem ist es mit einem Filmdickenmonitor ausgestattet und kann die Anforderungen an die Filmdickenkontrolle allgemeiner industrieller Anwendungen erfüllen.
- Einfache Bedienung: Ideal für die Produktionsanforderungen der Bildungsforschung und kleiner bis mittelgroßer Unternehmen.
Schichtdickenmonitore spielen in Beschichtungsanlagen eine unverzichtbare Rolle, da sie eine präzise Kontrolle der Dünnschichtdicke gewährleisten und so die Produktqualität und Produktionseffizienz verbessern. Die Quartz Crystal Microbalance (QCM) ist eine gängige Technologie zur Schichtdickenmessung. Sie nutzt den piezoelektrischen Effekt und die Frequenzänderungsprinzipien von Quarzkristallen, um hochpräzise Schichtdickenmessungen durchzuführen.
Unsere Hochvakuum-Magnetron-Sputter-Beschichtungsmaschine 650MH und unsere Niedervakuum-Beschichtungsmaschine 900M sind jeweils für Beschichtungsanforderungen geeignet, die hohe Präzision und allgemeine Präzision erfordern. Beide sind mit fortschrittlichen Filmdickenmonitoren ausgestattet, um den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Kunden gerecht zu werden. Weitere Informationen erhalten Sie auf unserer Website oder von unserem technischen Team.