石英晶体膜厚控制仪有非常高的灵敏度，能做到埃数量级，显然晶 体的基频越高，控制的灵敏度也越高，但基频过高时，晶体片会做 得太薄，太薄的芯片易碎。
所以一般都会采用的晶体片的频率范围为5~10MHz。在淀积过程中，基频 最大下降允许2~3%，大约几百千赫。基频下降太多，振荡器不能 稳定工作﹐产生跳频现象。如果此时继续淀积膜层，就会出现停振。 为了能够更好的保证振荡稳定和有高的灵敏度，晶体上膜层镀到一定厚度后， 就应该(yīnggāi)更换新的晶振片。
式中S称为变换灵敏度. 对于一种确定的镀膜材料,ρM为常数,在膜层很薄,即沉积的膜层质量远小于石英芯片质量时,固有频
率变化不会很大.这样(zhèyàng)我们大家可以近似的把S看成常数,于是上式表达的石英晶体频率的变化△f与 沉积薄膜厚度△dM有了一个线性关系.因此我们大家可以借助检测石英晶体固有频率的变化，实现对膜厚的 监控。显然这里有一个明显的好处，随着镀膜时膜层厚度的增加，频率单调地线性下降，不会出现光学 监控系统中控制信号的起伏，并且很容易进行微分得到沉积速率的信号。因此，在光学监控膜厚时，还 得用石英晶体法来监控沉积速率，我们大家都知道沉积速率稳定队膜材折射率的稳定性、产品的均匀性重复性 等是很有好处和有力的保证。
石英晶体的固有频率f不仅取决于几何尺寸和切割类型，而且还取决于厚度d，即 f=N/d，N是取决与石英晶体的几何尺寸和切割类型的频 率常数。对于AT切割的石英晶体，N=f ·d=1670Kc·mm。
物理意义是：若厚度为d的石英晶体厚度改变 △d，则晶振频率变化 △f,式中的负号表示晶体的频率随着膜厚的增加而降低.然而在实际
Nd 镀膜时,沉积的是各种膜料,而不都是石英晶体材料,所以要把石英晶体厚度增量△d通过质量变换(biànhuàn)转换成膜层厚度增量
A是受镀面积，ρM为膜层密度，ρQ为石英密度等于2.65g/cm3 。于是 △d=（ ρM / ρQ ） △dM，所以
n 在1950年，德国科学家GEORGE SAUERBREY研究发现，如果在晶体的表面上镀一层薄膜，
则晶体的振动就会减弱，而且还发现这种振动或频率的减少，是由薄膜的厚度和密度决定的， 利用非常精密的电子设备，每秒钟可能多次测试振动，以此来实现对晶体镀膜厚度和邻近基体薄 膜厚度的实时监控。从此，膜厚控制仪就诞生了。
➢ 膜厚控制仪用电子组件引起晶振片的高速(ɡāo sù)振动，约每秒6百 万次（6MHz），镀膜时，测试每秒钟振动次数的改变，从所接受的 数据中计算膜层的厚度。为了确认和保证晶振片以6MHz的速度振动，在真
空室外装有“振荡器”，与晶控仪和探头接口连接，振荡器通过迅速 改变给晶振片的电流使晶振片高速(ɡāo sù)振动。一个电子信号被送 回晶控仪。 晶控仪中的电路收到电子信号后，计算晶振片的每秒振
一：石英晶振的原理 二：膜厚控制(kòngzhì)仪原理 三：晶振片的选择 四：使用晶振片注意事项
n 科学家最早发现一些晶体材料，如石英，经挤压就象电池可产生电流（俗称压电性），相反，如果一 个电池接到压电晶体上，晶体就会压缩或伸展，如果将电流连续不断的快速开关，晶体就会振动。
优点： 1. 晶振法是目前唯一可以同时控制膜层厚度和成膜速率的方法。 2. 输出为电讯号,很容易用来做制程的自动控制 3. 对于厚度要求不严格(yángé)的滤光片可通过作为自动制 程镀膜机 4. 镀金属时,石英监控较光学监控来的方便精确 缺点： 1. 厚度显示不稳定 2. 只能显示几何厚度,不能显示折射率 3. 一般精密光学镀膜厚度只用做参考,一般用作镀膜速率的控制
▪ 薄薄圆圆的晶振片，来源于多面体石英棒，先被切成闪闪发光的六面体棒，再经过反复的切割和研 磨，石英棒最终被做成一堆薄薄的（厚0.23mm，直径13.98mm）圆片，每个圆片经切边，抛光 (pāoguāng)和清洗，最后镀上金属电极（正面全镀，背面镀上钥匙孔形），经过检测，包装后就是 我们常用的晶振片了。
缩时能产生电极化现象，称为压电现象。例石英晶体在9.8×104Pa的压强下，承受压力 的两个表面上出现正负电荷，产生约0.5V的电位差。压电现象有逆现象，即石英晶体在 电场中晶体的大小会发生明显的变化，伸长或缩短，这种现象称为电致伸缩。 石英晶体压电效应的固有频率不仅取决于其几何尺寸，切割类型(lèixíng)而且还取决于芯片 的厚度。当芯片上镀了某种膜层，使芯片的厚度增大，则芯片的固有频率会相应的衰减 。石英晶体的这个效应是质量负荷效应。石英晶体膜厚监控仪是通过测量频率或与频 率有关的参量的变化而监控淀积薄膜的厚度。 石英晶体法监控膜厚，主要是利用了石英晶体的压电效应和质量负荷效应。
▪ 用于石英膜厚监控用的石英芯片采用AT切割，对于旋光率为右旋晶体，所谓AT切割即为切割面通 过或平行于电轴且与光轴成顺时针的特定夹角。AT切割的晶体片其振动频率对质量的变化极其灵敏 ，但却不敏感于温度的变化。这些特性使AT切割的石英晶体片更适合于薄膜淀积中的膜厚监控。
1.2晶振片的原理 石(y英u晶á体nl是ǐ)离子型的晶体，由于结晶点阵的有规则分布，当发生机械变形时，例如拉伸或压
