INFICON XTC/3 Thin Film Deposition Controller Operating Manual - Handbuch (Seite 202)

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A
XTC/3 Gebrauchsanleitung
8.1.3 Z-Match Methode
Nach Veröffentlichung der grundlegenden Arbeiten von Miller and Bolef
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, die in
sehr strenger Weise das in Resonanz befindliche Quarz/Schichten-System als
stetigen eindimensionalen akustischen Resonator behandelten, entwickelten im
Jahr 1972 Lu and Lewis
6
die vereinfachende Impedanzanpassungsgleichung
(Z-Match™ ). Die gleichzeitig stattfindenden Fortschritte in der Elektronik, speziell
der Mikroprozessor, ermöglichten es, die Z-match Gleichung in „Echtzeit“ zu lösen.
Die Mehrzahl der heute verkauften Prozessregelgeräte nutzen diese
anspruchsvolle
Gleichung [4] , in der die akustischen Eigenschaften des in
Resonanz befindlichen Quarzes und des Dünnschichtsystems einbezogen
werden:
[4]
wobei Z=d
q
u
q
/d
f
u
f
) 1/2 das akustische Impedanzverhältnis und u
q
und u
f
die Scher-
moden des Quarzes bzw. der Schicht sind. Schließlich wurde das
Frequenz/Schichtdicken Verhältnis grundsätzlich verstanden, welches theoretisch
zu richtigen Ergebnissen führte, und zwar innerhalb einer Zeit, die zur
Prozessregelung praktikabel ist. Zum Erzielen dieser höheren Genauigkeit muss
der Benutzer nur einen zusätzlichen MaterialParameter , Z, für die
aufzudampfende Schicht eingeben. Diese Gleichung ist für eine Anzahl von
Materialien überprüft worden, und deren Gültigkeit ist für Frequenzverschiebungen
äquivalent zu F
f
= 0,4F
q
bestätigt worden. Dabei ist zu bedenken, dass Gleichung
[2] nur bis 0,02 F
q
und Gleichung [3] nur bis etwa 0,05 F
q
gültig waren.
8.1.4 Aktive Oszillatoren
Alle bis heute entwickelten Geräte basieren auf einer Schaltung mit einem aktiven
Oszillator, wie in
Abbildung 8-4 auf Seite 8-7 verallgemeinert dargestellt.
Diese Schaltung bewirkt ein Verbleiben des Quarzes auf seiner Resonanz, so dass
jegliche Periodendauer oder Frequenzmessungen möglich sind. In dieser
Schaltung bleibt die Oszillation erhalten, solange die Verstärkung des Verstärkers
ausreicht, um die Verluste im Quarz und in der Schaltung auszugleichen, und
solange der Quarz die erforderliche Phasenverschiebung aufrechterhalten kann.
5.J. G. Miller and D. I. Bolef, J. Appl. Phys. 39, 5815, 4589 (1968)
6.C. Lu and O. Lewis, J Appl. Phys. 43, 4385 (1972)
T
f
N
at
d
q
d
f
F
c
Z
------------------
 
  arctan Z tan
 F
q
F
c
–  
F
q
-------------------------
 
 
=