Монитор на кварцевом кристалле

Кварцевый кристалл монитора является необходимым для системы измерения и контроля на основе кварцевого кристалла.

 

QUARTZ CRYSTAL MONITOR

Кристалл обеспечивает точное и воспроизводимое осаждение тонких пленок.

 

Кварцевые кристаллические микровесы (ККМ) — это микроэлектронные устройства, используемые в вакуумных камерах напыления для измерения толщины тонкой пленки на подложках. Для этого используется частотная характеристика, которую дает кристалл кварца в процессе нанесения покрытия. Это изменение частоты может быть связано с количеством материала покрытия на поверхности кристалла.

Кристаллы кварца отображают толщину на уровне Ангстрема (1 Ангстрем эквивалентен 0,00000000393701 дюйма или 0,0000001 миллиметра).  Их уровень точности и аккуратности очень важен, поскольку отклонения толщины всего в 10 Ангстрем могут сильно повлиять на характеристики изделия.

Влияние этого процесса на систему управления и ее ограничения является важным шагом для разработки инновационных и новых продуктов. Важность датчиков на кварцевых кристаллах возрастает в последние двадцать лет, поскольку более совершенные оптические, электрические и магнитные устройства требуют датчика, способного обрабатывать нужные измерения.

Некоторые из отраслей промышленности, которые используют этот процесс в своих производственных процессах: оптическая, полупроводниковая, производство солнечных элементов и тонкопленочных дисплеев (OLED).

 

Get a longer live of your quartz monitor crystal by selection the appropiate electrode.

 

  • 6MHz Quartz crystal sensors compatible with INFICON monitor, cotroller and microbalance.
    • Size: 14 mm (0.550 in.)
    • Frequency: 6 MHz
  • 5MHz Quartz crystal also available.
    • Size: 12.4 mm (0.489 in.)
    • Frequency: 5 MHz

Electrode Chart Selection

Electrode MaterialApplication TypeElectrode Chart SelectionMain Property
GoldStandardInfiniteMost common, adapted for most applications
SilverSputtering TypeDepends on oxidation and exposure to sulfur content in air (tarnishing effect)Highest thermal conductance. Adapted when better heat transfer to cooled sensor body is needed.
AlloyHigh Stress Coatings, Optical films, high stress semiconductor materialsShorter than gold, two times more than Silver, with time alloy oxidizeHigher Activity values compared to Gold and Silver

Check the quartz thin-film monitor equipment here.

About Quartz Crystal microbalance

QCM (quartz crystal microbalance) sensors measure the mass variation per unit area by measuring the changes in the resonator frequency  of a quartz crystal using its piezoelectric properties. Frequency changes linearly with the mass (or thickness). Quartz crystal monitoring systems are an essential component of the thin film deposition vacuum chambers, usually used in mass production.

quartz crystal monitor

It’s very important to control the temperature since the resonance frequency can change a lot with the temperature too. There are different types of crystals depending on its tolerance with the temperature.

ABOUT QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE SENSOR1

Usually, work at the Ångström level (Order of 10-10). Little thickness deviations such as 10 or fewer Ångströms can have a major effect on the product performance. QCM sensor measurements have been improving more and more in the past years. Nowadays advanced optical, electrical, and magnetic devices require a process sensor capable of measuring layer thicknesses with 1 Ångstrom resolution reliably.

 

How does a typical QCM system look?

Inside the vacuum chamber, the sensor is placed near the substrate to measure the thickness of the film. It’s important to know its operating frequency range and the electrode quality of this crystal. The vacuum chamber must have a tem perature controlled housing with the function of regulating the temperature of the sensor and its mechanical integrity.

ABOUT QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE SENSOR2

Outside the chamber, an electric monitor creates a current which forces the crystal into vibration and tracks this frequency over time. It’s really important that this monitor can track accurately the crystal frequency changes and temperature characteristics. An internal microprocessor can convert this frequency changes in time to the actual thickness of the film.

 

Principal characteristics of the quartz crystals:

ABOUT QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE SENSOR3The crystal can have different electrode shape depending on the model system you are purchasing.

Physical Specifications of the crystal:

  • Material: Pure Silicon Dioxide monocrystal.
  • Dimensions: 0.550” +. 000/.002” OD
  • Contour: 2.5 — 3.0 diopter (212 — 177 mm radius of curvature) plano-convex
  • Finish: 7 microns rms roughness plano and contour sides
  • No chips, scratches or etch marks within a 13.95 mm diameter clear aperture

Electrical Specifications of the crystal:

  • Available Frequencies: 5 and 6 MHz, fundamental series resonance
  • Resistance: <10-15 Ohms
  • Contact Resistance: <10 Ohms edge to edge on pattern side

We also offer Physical vapor deposition (PVD) products and solutions, click here to access our page.