1 überwachungsquarze – INFICON XTC/3 Thin Film Deposition Controller Operating Manual Benutzerhandbuch
Seite 198
8 - 2
IP
N 07
4-
44
6-
P5
A
XTC/3 Gebrauchsanleitung
Frequenzkonstante für einen Quarz mit AT-Schnitt ist. Mit einer Startfrequenz für
den Quarz von 6,0 MHz ergibt sich eine Frequenzverringerung von 2,27 Hz wenn
eine Schicht von 1 Angström Aluminium (Dichte = 2,77 g/cm
3
) auf die
Quarzoberfläche aufgebracht wird. In dieser Weise lässt sich aus der genauen
Messung der Frequenzverschiebung die Schichtdicke einer festen Zusatzschicht
bestimmen. Durch die Kenntnis der quantitativen Zusammenhänge ergibt sich die
Möglichkeit festzustellen, wieviel Material auf ein Substrat in einer Vakuumkammer
aufgedampft wird - ein Messverfahren, welches, bevor es verstanden wurde,
weder bequem noch praktikabel war.
8.1.1 Überwachungsquarze
Unabhängig davon, wie komplex die entsprechende Elektronik ist, der
wesentlichste Bestandteil zur Überwachung von Aufdampfraten ist der Quarz
selbst. Der in
Abbildung 8-1
dargestellte Quarz Resonator hat ein
Frequenzverhalten, welches in
Abbildung 8-2
schematisch dargestellt ist. Auf der
Ordinate ist die Amplitude bzw. der Strom durch den Quarz bei der jeweiligen
Frequenz aufgetragen.
Abbildung 8-1 Quarz Resonator
Die niedrigste Resonanzfrequenz ist in erster Linie ein „Dickenscherungsmodus“ -
Grundfrequenz genannt. Typisch für diesen Modus ist eine Schwingungsrichtung
parallel zu den Hauptflächen des Quarzes. Anders ausgedrückt, die Flächen des
Quarzes stellen Schwingungsbäuche dar, wie in
dargestellt. Die
etwas höheren Frequenzen sind unharmonische Resonanzen. Diese sind auf eine
Kombination von Dickenschermoden und Dickendrehungsmoden zurückzuführen.
Die Resonanz bei der dreifachen Frequenz der Grundfrequenz wird
quasiharmonische genannt. Es existiert auch eine Anzahl von etwas höheren
unharmonischen Frequenzen in Zusammenhang mit der quasiharmonischen.
Die in
Abbildung 8-1
dargestellte Form des Quarzes ist das Ergebnis mehrerer
wesentlicher Verbesserungen gegenüber den zuerst verwendeten quadratischen
Quarzen, deren gesamte parallele Flächen als Elektroden ausgebildet waren. Die
erste Verbesserung bestand darin, runde Quarze zu verwenden. Diese