INFICON XTC/3 Thin Film Deposition Controller Operating Manual Benutzerhandbuch
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XTC/3 Gebrauchsanleitung
Proportionalität zwischen der Dicke des Quarzes I
q
und der Periodendauer der
Schwingung T
q
= 1/F
q
. Bei der Methode der elektronischen
Periodendauermessung wird ein zweiter Quarzoszillator oder Referenzoszillator
verwendet, der nicht von der Aufdampfung beeinflusst wird, und der bei einer im
Vergleich zum Überwachungsquarz normalerweise viel höheren Frequenz
betrieben wird. Dieser Referenzoszillator wird zur Erzeugung kleiner und präziser
Zeitintervalle verwendet, die dann zur Bestimmung der Schwingungsdauer des
Überwachungsquarzes genutzt werden. Dieses erfolgt über zwei
Impulsakkumulatoren. Der erste wird dazu verwendet, eine Anzahl fester Perioden
m des Überwachungsquarzes zu akkumulieren. Der zweite wird zur gleichen Zeit
eingeschaltet und akkumuliert die Perioden des Referenzoszillators, bis
m-Zählungen vom ersten akkumuliert worden sind. Da die Frequenz der Referenz
stabil und bekannt ist, ist die Zeit zur Akkumulation von m-Zählungen mit einer
Genauigkeit von ± 2/F
r
bekannt, wobei F
r
die Frequenz des Referenzoszillators ist.
Die Periodendauer des Überwachungsquarzes ist (n/F
r
)/m, wobei n die Anzahl der
Zählungen des zweiten Akkumulators ist. Die Präzision der Messung hängt von der
Geschwindigkeit des Referenztaktes und der Dauer der Messzeit (welche durch
den Wert von m gegeben ist) ab. Präzision wird verbessert wenn eines davon oder
beide vergrößert werden.
Der Einsatz eines Hochfrequenz-Referenzoszillators ist wichtig im Hinblick auf
schnelle Messungen (die eine kurze Messzeit erfordern), niedrige Aufdampfraten
und Materialien mit geringer Dichte. Alle diese Faktoren benötigen eine hohe
zeitliche Genauigkeit zur Auflösung der kleinen masseninduzierten
Frequenzverschiebungen zwischen den Messungen. Wenn die
Frequenzänderung des Überwachungsquarzes zwischen den Messungen gering
ist, d.h. in der selben Größenordnung wie die Messgenauigkeit liegt, ist eine gute
Regelung der Aufdampfrate nicht möglich. Die Messunsicherheit führt zu mehr
Rauschen in der Regelschleife, welchem nur mit längeren Zeitkonstanten
entgegengewirkt werden kann. Lange Zeitkonstanten führen dazu, dass die
Korrektur der Aufdampfrate nur sehr langsam erfolgt, so dass sich dadurch relativ
langfristige Abweichungen von der gewünschten Aufdampfrate ergeben. Diese
Abweichungen mögen im Falle einiger einfacher Schichten nicht wichtig sein, aber
sie können zu inakzeptablen Fehlern bei der Herstellung kritischer Schichten für
optische Filter oder sehr dünner Kristallgitterschichten, die sich nur langsam
erzeugen lassen, führen. In vielen Fällen werden die gewünschten Eigenschaften
dieser Schichten nicht erzielt, wenn die Reproduzierbarkeit von Schicht zu Schicht
ein oder zwei Prozent übersteigt. Letztendlich begrenzt die praktische Stabilität
und Frequenz des Referenzoszillators die Genauigkeit der Messungen im Falle
herkömmlicher Geräte.