一种晶振膜厚监控装置和镀膜设备的制作方法

1.本技术属于镀膜技术领域,具体涉及一种晶振膜厚监控装置和镀膜设备。


背景技术：

2.真空蒸镀是一种重要的薄膜成膜技术，蒸镀的基本过程如下：蒸镀物料放置在腔室内的坩埚中，腔体在一定的真空度下，通过蒸发系统使得坩埚表面的材料达到一定温度，蒸镀物料的气体分子从坩埚中喷出，沉积在工件上形成薄膜。
3.蒸镀设备通常包括晶振监控装置，用来监控蒸镀速率和镀膜厚度。晶振监控装置包括晶振系统，晶振系统中具有多个晶振片，在蒸镀过程中，蒸镀材料在沉积到工件上的同时不断沉积到晶振片上。晶振片上沉积材料时，晶振片的振动频率会随晶振片的质量改变而变化，从而可实现对蒸发源的蒸发速率的监控，再通过调节蒸发源的蒸发速率，可控制蒸镀所形成的蒸镀材料膜层的厚度。具体的，晶振系统具有多个隐藏在挡板后的晶振片，每次通过移动晶振底座暴露出一个晶振片来进行材料沉积以实现蒸发速率的检测，在这个晶振片沉积至一定程度后，切换使用另一晶振片，以使得晶振系统能够较长时间监控蒸发速率。
4.但是，每颗晶振片使用寿命较短，蒸镀过程中切换晶振片时会造成宕机，影响生产效率，因此需要尽量提高单个晶振片的使用寿命，以减少更换晶振片的时间，提高晶振系统工作时间；此外，部分蒸镀材料在晶振片上附着性不好，所以需要在连续生产前对所有晶振片逐个进行预沉积，导致晶振系统需等待很长时间才能应用至真空蒸镀工艺中，严重降低了生产效率。
5.h1bj23088520-1e0


技术实现要素：

6.针对于现有技术的以上问题，本技术的一个目的是提供一种晶振膜厚监控装置和镀膜设备，以提高晶振片使用寿命，进而提高生产效率。
7.本技术进一步的目的是提供一种晶振膜厚监控装置和镀膜设备，以减少晶振片预沉积所用时间，进而提高生产效率。
8.一方面，本技术提供一种晶振膜厚监控装置，包括：
9.晶振盘；
10.沿圆周方向间隔布置在所述晶振盘上的多个晶振片；以及
11.晶振盖板，所述晶振盘可相对于所述晶振盖板旋转；
12.其中，所述晶振盖板上设有主晶振开口以暴露正在进行镀膜的主晶振片，所述开口上设有可转动的主晶振掩模版，所述主晶振掩模版包括遮挡部分和非遮挡部分，所述主晶振掩模版位于不同的旋转位置时，镀膜材料通过主晶振掩模版的非遮挡部分沉积于主晶振片上的不同区域。
13.根据本技术的一些实施例，所述主晶振片被所述主晶振掩模版的遮挡部分遮挡的面积占所述主晶振片总面积的30-40％。
14.根据本技术的一些实施例，所述主晶振掩模版优选包括0
°
、45
°
、90
°
三个旋转位置。
15.根据本技术的一些实施例，所述晶振盖板上还设有邻近所述主晶振开口以暴露将要进行顺序镀膜的备用晶振片的备用晶振开口,
16.所述备用晶振开口上设有备用晶振掩模版,所述备用晶振掩模版的遮挡部分的总面积大于所述主晶振掩模版的遮挡部分的总面积。
17.根据本技术的一些实施例，所述备用晶振开口的数量为两个及两个以上，以暴露将要进行顺序镀膜的对应备用晶振片，其中,靠近主晶振片的备用晶振片被对应的备用晶振掩模版的遮挡部分h1bj23088520-1e0
18.遮挡的总面积小于相邻且远离主晶振片的一个备用晶振片被对应的备用晶振掩模版的遮挡部分遮挡的总面积。
19.根据本技术的一些实施例，所述备用晶振掩模版的遮挡部分的图案相互错开。
20.根据本技术的一些实施例，所述主晶振掩模版和所述备用晶振掩模版包括条纹图案。
21.根据本技术的一些实施例，所述的晶振膜厚监控装置，还包括晶振底座，所述晶振盘安装在所述晶振底座上。
22.根据本技术的一些实施例，所述的晶振膜厚监控装置，还包括主晶振掩模版旋转装置，用于转动所述主晶振掩模版。
23.本技术另一方面提供了一种镀膜设备，包括如第一方面所述的晶振膜厚监控装置。
24.根据本技术的晶振膜厚监控装置和镀膜设备，由于设置了主晶振掩模版，所述主晶振掩模版位于不同的旋转位置时，镀膜材料通过主晶振掩模版的非遮挡部分沉积于主晶振片上的不同区域，从而增加了晶振片的使用寿命，提高了膜厚监测和镀膜工作效率。
25.此外，根据本技术的晶振膜厚监控装置和镀膜设备，通过设置备用晶振开口和备用晶振掩模版，在主晶振片进行监测工作的同时对备用晶振片进行预沉积，减少了晶振片预沉积所用时间，进而也提高了膜厚监测和镀膜工作效率。
附图说明
26.图1是根据本技术的一个实施例的蒸镀过程的示意图；
27.图2是根据本技术的一个实施例的晶振膜厚监控装置的结构示意图；
28.图3是图2中的a位置的掩膜版的三种转动位置的示意图；
29.图4是图2中的a位置的掩膜版的两种转动效果的示意图；
30.图5是显示根据本技术的另一个实施例的晶振膜厚监控装置的结构示意图；
31.h1bj23088520-1e0
32.图6是图5中的晶振盘的结构示意图以及a、b、c位置的掩模版的放大结构示意图；
33.图7是显示图4中a、b、c位置的晶振片被掩膜版所遮盖的面积的示意图。
34.附图标记说明：
35.100：蒸发源；200：镀锅；300：晶振膜厚监控装置；310：晶振盖板；3112：主晶振开口；3113/3114：备用晶振开口；3102：主晶振掩模版3103/3104：备用晶振掩模版；320：晶振
盘；3202：主晶振片；3203/3204：备用晶振片；330：晶振底座；340：晶振盘转动轴；410：a位置的掩模版图案；4101：未遮挡部分(沉积蒸镀材料的部分)；4102：遮挡部分(未沉积蒸镀材料的部分)；420：b位置掩模版图案；430：c位置掩版模图案；41011：a位置晶振片上沉积材料的部分的总面积；42011：b位置晶振片上沉积材料的部分的总面积；43011：c位置晶振片上沉积材料的部分的总面积；41012：a位置晶振片上未沉积材料的部分的总面积；42012：b位置晶振片上未沉积材料的部分的总面积；43012：c位置晶振片上未沉积材料的部分的总面积；500：a位置掩膜版承载装置；510：掩膜版承载支架；520：转动部件
具体实施方式
36.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。附图中，对于功能相同或类似的部件，采用相同或类似的附标记表示。并且，对于本发明构思不直接相关的一些部件，可能省略了其图示。附图和具体实施例的描述只是为了更好地理解本发明，本发明不局限于附图所图示和说明书所描述的实施例。
37.本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用“包括”或者“包含”等类似的词语表示开放的意义，除了明确列举的元h1bj23088520-1e0
38.件、部件、部分或项目外，并不排除其他元件、部件、部分或者项目。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。“第一”、“第二”等用于区分不同部件的目的，并不表示特定的顺序。
39.参见图1，本技术的一个实施例提供了一种镀膜设备，包括：蒸发源100、镀锅200和晶振膜厚监控装置300。所述晶振膜厚监控装置300装载在镀锅200上并邻近同样装载在镀锅上的待镀膜工件(未示出)。蒸发源100放置于镀锅的中心轴上。蒸发源100例如为盛装蒸镀物料的坩埚。待镀膜工件和晶振膜厚监控装置300例如通过镀锅上的安装孔安装于镀锅上以共同被镀膜。镀膜设备的具体形式不限于旋转镀锅，也可以是其它形式的蒸镀设备。
40.所述晶振膜厚监控装置300可连接膜厚计算装置(未示出)，以计算镀膜厚度或镀膜速率。在蒸镀过程中，蒸发源100蒸发的蒸镀材料在沉积到镀锅200上的工件上的同时不断沉积到晶振监控装置300的晶振片上，膜厚计算装置通过处理晶振片的震荡频率等参数，可计算出当前的蒸镀速率和膜厚，从而可以根据需要控制蒸镀速率和镀膜厚度。
41.如图2所示，本技术的一个实施例提供的晶振膜厚监控装置300总的来说包括晶振底座330、安装在晶振底座330的转动轴340上的晶振盘320和晶振盖板310。晶振底座330和晶振盘320可围绕转动轴340相对于晶振盖板310转动。在晶振盘320上沿圆周方向间隔布置有多个晶振片。其中，位于位置a的晶振片3201为主晶振片，用于进行蒸镀速率和镀膜厚度监测。其它位置的晶振片为备用晶振片，当主晶振片3202达到工作极限时，备用晶振片随晶振盘320转动到位置a作为主晶振片工作。晶振底座330和晶振盖板310可连接以形成壳体，以将晶振盘320和晶振片3201包围在其中。
42.h1bj23088520-1e0
43.晶振盖板310上设有开口3112(以下称为主晶振开口3112)以暴露正在进行镀膜的晶振片3202(以下称为主晶振片3202)，所述主晶振开口3112上设有可转动的掩模版装置(以下称为主晶振掩模版3102)，所述主晶振掩模版3102包括遮挡部分和非遮挡部分。例如参见图2和图6所示的实施例，主晶振掩模版3102可包括平行条纹图案，遮挡部分为4102，非遮挡部分为4101。在其它实施例中，主晶振掩模版3102的图案不限于条纹图案，例如可以为对称扇形图案。本发明对此不做限定。
44.在蒸镀作业中，蒸镀物料可透过主晶振掩模版3102的非遮挡部分4101沉积到主晶振片3202上。所述主晶振掩模版3102位于不同的旋转位置时，镀膜材料通过主晶振掩模版3102的非遮挡部分沉积于主晶振片上的不同区域。图3是图2中的a位置的掩膜版3102的三种转动位置的示意图，其中示出了掩模版承载装置500，所述掩模版承载装置500包括掩膜版承载支架510和转动部件520。通过转动部件520可将主晶振掩模版3102旋转至不同的旋转位置，例如图3中的位置-1、位置-2和位置-3。
45.主晶振掩模版3102每转动一次，进行一轮蒸镀作业。因此，每轮蒸镀作业中主晶振片3202只有一部分区域上沉积有蒸镀物料，而其它区域没有沉积蒸镀物料。在沉积有蒸镀物料的该部分主晶振片3202达到使用限度(例如晶振频率低于频率阈值，如原频率降低5％及以上)后，通过旋转主晶振掩模版3102，可暴露主晶振片3202的不同区域，包括之前没有沉积蒸镀物料的区域，从而在该区域上继续沉积物料，直到该部分晶振片再次达到使用限度。如图4所示，示出了图2中的a位置的主晶振掩模版3102的两种转动位置的沉积效果图。左图5201为初始位置的沉积效果图，右图5202为主晶振掩模版3102转动45度后的二次沉积效果图。
46.根据本技术的一些实施例，基于监测有效性以及延长晶振片使用寿命两方面的考虑，优选所述主晶振片3202被所述主晶振掩模版3102的遮挡部分4102所遮挡的面积占所述主晶振片3202总面积的30-40％；即，剩余的未被遮挡的面积占所述主晶振片3202h1bj23088520-1e0
47.总面积的60-70％。即，每一轮蒸镀作业中，主晶振片3202总面积的60-70％用于沉积蒸镀物料。
48.根据本技术的一些实施例，优选所述主晶振掩模版包括0
°
、45
°
、90
°
三个旋转位置。即，主晶振片3202总共经过三轮蒸镀作业。其中，第一轮蒸镀作业中，主晶振掩模版位于0
°
位置，主晶振片3202的工作时长可与传统整面工作的主晶振片的工作时长相同；在第一轮蒸镀作业完成后，将主晶振掩模版旋转45
°
，进行第二轮蒸镀作业；在第二轮蒸镀作业完成后，将主晶振掩模版再次旋转45
°
，进行第三轮蒸镀作业。第二轮蒸镀作业和第三轮蒸镀作业中主晶振片3202的工作时长较第一轮蒸镀作业短。
49.在其它实施例中，主晶振掩模版可以旋转两次，包括0
°
、45
°
或0
°
、90
°
两个旋转位置。应当理解，主晶振掩模版的旋转次数不限于两次或三次，旋转位置也不限于0
°
、45
°
、90
°
，可根据主晶振片的面积大小、掩模版的图案等对旋转次数和旋转位置进行不同的设定，以达到最大限度地使用晶振片的目的。
50.根据本技术的晶振膜厚监控装置和镀膜设备，由于设置了可旋转的主晶振掩模版，并且通过主晶振掩模版的旋转可以进行多轮镀膜，与在主晶振片的整个面积上只进行一轮镀膜相比，增加了单个晶振片的有效使用寿命，提高了膜厚监测和镀膜工作效率。
51.图5是显示根据本技术的另一个实施例的晶振膜厚监控装置的结构示意图。图6是图5中的晶振盘的结构示意图以及a、b、c位置的掩模版的放大结构示意图。参见图5和6，该实施例与图2所示实施例不同的是，除了a位置的主晶振开口3112和主晶振掩膜版3102外，在晶振盖板310上还设有邻近所述主晶振开口3112的位于b位置和c位置的两个备用晶振开口3113、3114，以暴露将要进行顺序镀膜的两个备用晶振片3203和3204。并且，在b位置和c位置的两个备用晶振开口上分别设有备用晶振掩模版3103和3104。
52.在图示的例子中，所述主晶振掩模版和备用晶振掩模版均包括平行条纹图案，并用通过不同的条纹图案设计，使得b位置和ch1bj23088520-1e0
53.位置的每个备用晶振掩模版的遮挡部分的总面积大于a位置的所述主晶振掩模版3102的遮挡部分的总面积，并且，优选紧邻所述主晶振开口3112的备用晶振掩模版3103(b位置)的遮挡部分的总面积大于下一个备用晶振掩模版3104(c位置)的遮挡部分的总面积。
54.图7是显示图5中a、b、c位置的晶振片被掩膜版所遮盖的面积的示意图。参见图7，作为示例，a位置的主晶振片3202被对应的主晶振掩模版3102的遮挡部分遮挡的面积41012占所述主晶振片3202总面积的30-40％，紧邻主晶振片3202的b位置的备用晶振片3203被对应的备用晶振掩模版3103的遮挡部分遮挡的面积42012占所述备用晶振片3203总面积的65-85％，位于c位置的下一个备用晶振片3204被对应的备用晶振掩模版3104的遮挡部分遮挡的面积43012占所述备用晶振片3204总面积的85-95％。
55.这样，在蒸镀作业中，在对主晶振片进行物料沉积以进行蒸镀速率和膜厚监测的同时，可以对备用晶振片逐步进行预沉积，以此降低备用晶振片转动到主晶振位置a并作为主晶振工作时由于晶振表面光滑引起的蒸镀速率波动，从而提高膜厚监测的准确性；并且，减少了晶振片在蒸镀作业之前进行预沉积的步骤，进而也提高了膜厚监测和镀膜工作效率。并且，每个备用晶振片在转动到主晶振位置a后作为主晶振片工作之前，都分别先后在c位置和b位置进行了两次预沉积，能够保证预沉积的膜厚的均匀性，提高预沉积的效果。优选地，所述多个备用晶振掩模版的遮挡部分的图案相互错开，以进一步提高预沉积的膜厚的均匀性，提高预沉积的效果。
56.在上述实施例中，所述备用晶振开口的数量为两个，对应的备用晶振掩模版的数量也为两个。在其它一些实施例中，备用晶振开口和备用晶振掩模版的数量不限于两个，也可以是1个。在1个备用晶振掩模版的情况下，由于蒸镀物料存在衍射，所以在备用晶振片上被掩膜遮挡的位置蒸镀物料也会有平缓的过度，也能够起到预沉积的作用。备用晶振开口和备用晶振掩模版的数量具h1bj23088520-1e0
57.体可以根据晶振片的数量进行选定。例如，如果晶振盘中单个晶振片的数量为n，备用晶振开口的数量为n，则可以选择2≤n≤n/3。
58.上述实施例仅示例性的说明了本发明的原理及构造，而非用于限制本发明，本领域的技术人员应明白，在不偏离本发明的总体构思的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。本发明的保护范围，应如本技术的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种晶振膜厚监控装置，包括：晶振盘；沿圆周方向间隔布置在所述晶振盘上的多个晶振片；以及晶振盖板，所述晶振盘可相对于所述晶振盖板旋转；其中，所述晶振盖板上设有主晶振开口以暴露正在进行镀膜的主晶振片，所述开口上设有可转动的主晶振掩模版，所述主晶振掩模版包括遮挡部分和非遮挡部分，所述主晶振掩模版位于不同的旋转位置时，镀膜材料通过主晶振掩模版的非遮挡部分沉积于主晶振片上的不同区域。2.根据权利要求1所述的晶振膜厚监控装置，其中，所述主晶振片被所述主晶振掩模版的遮挡部分遮挡的面积占所述主晶振片总面积的30-40％。3.根据权利要求1所述的晶振膜厚监控装置，其中，所述主晶振掩模版优选包括0
°
、45
°
、90
°
三个旋转位置。4.根据权利要求1所述的晶振膜厚监控装置，其中，所述晶振盖板上还设有邻近所述主晶振开口以暴露将要进行顺序镀膜的备用晶振片的备用晶振开口,所述备用晶振开口上设有备用晶振掩模版,所述备用晶振掩模版的遮挡部分的总面积大于所述主晶振掩模版的遮挡部分的总面积。5.根据权利要求4所述的晶振膜厚监控装置，其中，所述备用晶振开口的数量为两个及两个以上，以暴露将要进行顺序镀膜的对应备用晶振片，其中,靠近主晶振片的备用晶振片被对应的备用晶振掩模版的遮挡部分遮挡的总面积小于相邻且远离主晶振片的一个备用晶振片被对应的备用晶振掩模版的遮挡部分遮挡的总面积。6.根据权利要求4所述的晶振膜厚监控装置，其中，所述备用晶振掩模版的遮挡部分的图案相互错开。7.根据权利要求1-6任一项所述的晶振膜厚监控装置，其中，所述主晶振掩模版和所述备用晶振掩模版包括条纹图案。8.根据权利要求1-6任一项所述的晶振膜厚监控装置，还包括晶振底座，所述晶振盘安装在所述晶振底座上。9.根据权利要求1-6任一项所述的晶振膜厚监控装置，还包括主晶振掩模版旋转装置，用于转动所述主晶振掩模版。10.一种镀膜设备，包括：如权利要求1-9任一项所述的晶振膜厚监控装置。

技术总结
本申请公开了一种晶振膜厚监控装置和镀膜设备，晶振膜厚监控装置包括：晶振盘；沿圆周方向间隔布置在晶振盘上的多个晶振片；以及晶振盖板，所述晶振盘可相对于所述晶振盖板旋转；其中，所述晶振盖板上设有主晶振开口以暴露主晶振片，所述开口上设有可转动的主晶振掩模版，所述主晶振掩模版位于不同的旋转位置时，镀膜材料通过主晶振掩模版的非遮挡部分沉积于主晶振片上的不同区域。根据本申请的晶振膜厚监控装置，由于设置了主晶振掩模版，所述主晶振掩模版位于不同的旋转位置时，镀膜材料通过主晶振掩模版的非遮挡部分沉积于主晶振片上的不同区域，从而增加了单个晶振片的使用寿命，提高了镀膜工作效率。提高了镀膜工作效率。提高了镀膜工作效率。


技术研发人员：贾松霖 周鹏程 陈亮 李华 王伟明
受保护的技术使用者：江苏宜兴德融科技有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/6