離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：在石英晶振片的電極面上鍍上一層標(biāo)準(zhǔn)材料作為鍍膜層，得到鍍膜石英晶振片；步驟二：將鍍膜石英晶振片與待刻蝕材料置入離子束刻蝕機(jī)中，并將鍍膜石英晶振片與頻率檢測(cè)裝置相連；步驟三：同時(shí)對(duì)待刻蝕材料和鍍膜層進(jìn)行刻蝕，頻率檢測(cè)裝置對(duì)鍍膜層的刻蝕深度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)頻率檢測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到鍍膜層的刻蝕深度達(dá)到預(yù)定刻蝕深度時(shí)，停止刻蝕，得到符合目標(biāo)刻蝕深度的刻蝕材料。本發(fā)明提供的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法所用裝置簡(jiǎn)單，易于操作，精確度好，成本較低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微細(xì)加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種采用石英晶振法來(lái)監(jiān)控離子束刻蝕深度變化的監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子束刻蝕是一種應(yīng)用十分廣泛的微細(xì)加工技術(shù)，它通過(guò)離子束對(duì)材料的物理濺射作用達(dá)到去除材料和成形的目的，具有分辨率高、定向性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]刻蝕深度是離子束刻蝕技術(shù)中的一個(gè)重要的指標(biāo)，因此，對(duì)刻蝕深度的監(jiān)控是刻蝕過(guò)程中一個(gè)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。
[0004]目前，大多采用時(shí)間控制法或者搭光路測(cè)干涉光強(qiáng)來(lái)法來(lái)監(jiān)控刻蝕過(guò)程中的刻蝕深度。時(shí)間控制法是用需刻蝕的深度除以事先測(cè)出的待刻蝕材料的刻蝕速率，得到在相同工藝條件下該材料被刻蝕的時(shí)間，由于刻蝕速率與多種因素有關(guān)，在刻蝕過(guò)程中很難保持定值，誤差較大。采用搭光路監(jiān)控干涉光強(qiáng)法監(jiān)控刻蝕深度時(shí)，一方面，搭建的光路往往比較復(fù)雜，且每次實(shí)驗(yàn)都需重新搭建光路，為使用者帶來(lái)較大不便，另一方面，需要對(duì)干涉光強(qiáng)的極值做出精確的判斷，但判斷多根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，因此判斷結(jié)果往往差異較大，穩(wěn)定性不好。因此，如何能夠簡(jiǎn)單快速且精確地對(duì)離子束刻蝕過(guò)程中的刻蝕深度進(jìn)行監(jiān)控，是亟待解決的問(wèn)題。
[0005]國(guó)內(nèi)外對(duì)石英晶體振蕩的特性研究已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間，成果顯著，如人們所熟知的鍍膜工藝中監(jiān)控膜厚的石英晶體膜厚監(jiān)控儀。由于石英晶振的良好特性且設(shè)置簡(jiǎn)單、精度高，石英晶控儀近年來(lái)獲得了迅速發(fā)展，已廣泛用于電化學(xué)合成、溶解過(guò)程、導(dǎo)電聚合物材料研究，表面、界面物理化學(xué)過(guò)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，醫(yī)學(xué)診斷、細(xì)菌學(xué)、生化和分子生物學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，以解決上述問(wèn)題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008]離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]步驟一:在石英晶振片的電極面上鍍上一層標(biāo)準(zhǔn)材料作為鍍膜層，得到鍍膜石英晶振片；
[0010]步驟二:將鍍膜石英晶振片與待刻蝕材料置入離子束刻蝕機(jī)中，并將鍍膜石英晶振片與頻率檢測(cè)裝置相連；
[0011]步驟三:同時(shí)對(duì)待刻蝕材料和鍍膜層進(jìn)行刻蝕，頻率檢測(cè)裝置對(duì)鍍膜層的刻蝕深度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)頻率檢測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到鍍膜層的刻蝕深度達(dá)到預(yù)定刻蝕深度時(shí)，停止刻蝕，得到符合目標(biāo)刻蝕深度的刻蝕材料，
[0012]其中，預(yù)定刻蝕深度根據(jù)目標(biāo)刻蝕深度以及標(biāo)準(zhǔn)材料和待刻蝕材料的刻蝕速率比，計(jì)算得到。[0013]另外，本發(fā)明所涉及的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法還可以具有這樣的特征:其中，頻率檢測(cè)裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)鍍膜石英晶振片的振蕩頻率，并對(duì)振蕩頻率的變化進(jìn)行分析，計(jì)算得到鍍膜層的刻蝕深度。
[0014]另外，本發(fā)明所涉及的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法還可以具有這樣的特征:其中，鍍膜層的厚度大于預(yù)定刻蝕深度。
[0015]另外，本發(fā)明所涉及的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法還可以具有這樣的特征:標(biāo)準(zhǔn)材料為招月旲。
[0016]發(fā)明的作用與效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明所提供的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，由于通過(guò)頻率檢測(cè)裝置對(duì)鍍膜層的刻蝕深度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)?shù)竭_(dá)到預(yù)定刻蝕深度時(shí)，停止刻蝕，而預(yù)定刻蝕深度根據(jù)所述目標(biāo)刻蝕深度以及所述標(biāo)準(zhǔn)材料和所述待刻蝕材料的刻蝕速率比計(jì)算得到，從而間接的實(shí)現(xiàn)了對(duì)待刻蝕材料刻蝕深度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，與搭光路監(jiān)控干涉光強(qiáng)法監(jiān)控刻蝕深度相比，本發(fā)明提供的監(jiān)測(cè)方法不需要搭建復(fù)雜的光路，因此實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，易于操作。
[0018]另外，由于石英晶振片固有振蕩頻率穩(wěn)定性高，因此結(jié)果精確度好。
[0019]另外，由于石英晶振片價(jià)格低廉，因此本發(fā)明所提供的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法成本較低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是實(shí)施例中石英晶振片的電極面鍍膜說(shuō)明圖；
[0021]圖2是實(shí)施例中待刻蝕材料與鍍膜石英晶振片的刻蝕說(shuō)明圖；以及
[0022]圖3是實(shí)施例中待刻蝕材料與鍍膜石英晶振片刻蝕完畢的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0024]<實(shí)施例>
[0025]本實(shí)施例在能量500ev、束流密度ImA/cm2垂直入射的實(shí)驗(yàn)條件下的刻蝕，待刻蝕材料為娃片，標(biāo)準(zhǔn)材料為招I吳，娃片的目標(biāo)刻蝕深度為190nm。
[0026]取硅片和鋁膜分別在上述實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行離子束刻蝕實(shí)驗(yàn)，得到鋁膜與硅片的刻蝕速率，從而求的鋁膜與硅片的刻蝕速率比為1.29:1。
[0027]根據(jù)二者的刻蝕速率比和硅片的目標(biāo)刻蝕深度，經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出鋁膜的預(yù)定刻蝕深度為245nm，該預(yù)定刻蝕深度為將鋁膜與硅片在上述實(shí)驗(yàn)條件下同時(shí)進(jìn)行刻蝕，當(dāng)硅片達(dá)到目標(biāo)刻蝕深度時(shí)鋁膜的刻蝕深度。
[0028]圖1是實(shí)施例中石英晶振片的電極面鍍膜說(shuō)明圖。
[0029]圖2是實(shí)施例中待刻蝕材料與鍍膜石英晶振片的刻蝕說(shuō)明圖。
[0030]圖3是實(shí)施例中待刻蝕材料與鍍膜石英晶振片刻蝕完畢的說(shuō)明圖。
[0031]本實(shí)施例所提供的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟:
[0032]步驟一:取石英晶振片放入真空鍍膜機(jī)內(nèi)，在如圖1所示的石英晶振片的電極面11上鍍上約350nm厚度的鋁膜，即為鍍膜層12，得到鍍膜石英晶振片10 ；
[0033]步驟二:將鍍膜石英晶振片10和待刻蝕材料13放入離子束蝕刻機(jī)內(nèi)，并將鍍膜石英晶振片10與如圖2所示的頻率檢測(cè)裝置14相連；
[0034]步驟三:在能量500ev、束流密度ImA/cm2垂直入射的實(shí)驗(yàn)條件下同時(shí)對(duì)鍍膜層12和待刻蝕材料13進(jìn)行刻蝕，頻率檢測(cè)裝置14用來(lái)測(cè)定鍍膜石英晶振片10的振蕩頻率，并對(duì)振蕩頻率變化進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)鍍膜層12的刻蝕深度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示，當(dāng)頻率檢測(cè)裝置14顯示鍍膜層12的刻蝕深度為245nm時(shí)，停止刻蝕，取出硅片，得到如圖3所不的刻蝕材料15,圖3中虛線(xiàn)部分為被刻蝕部分。
[0035]經(jīng)過(guò)測(cè)量，刻蝕材料15的刻蝕深度為201nm，與目標(biāo)刻蝕深度的誤差為5.7%，在整體誤差10%的誤差范圍內(nèi)，符合實(shí)驗(yàn)要求。
[0036]實(shí)施例的作用與效果
[0037]根據(jù)本實(shí)施例所提供的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，由于根據(jù)刻蝕速率比和目標(biāo)刻蝕深度進(jìn)行計(jì)算，得出鋁膜的預(yù)定刻蝕深度，通過(guò)頻率檢測(cè)裝置對(duì)鍍膜層的刻蝕深度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而間接實(shí)現(xiàn)對(duì)待刻蝕材料刻蝕深度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，與搭光路監(jiān)控干涉光強(qiáng)法監(jiān)控刻蝕深度相比，不需要搭建復(fù)雜的光路，因此所用裝置簡(jiǎn)單，易于操作。
[0038]另外，由于石英晶振片固有振蕩頻率穩(wěn)定性高，因此結(jié)果精確度好，刻蝕完成后所得刻蝕材料的刻蝕深度與目標(biāo)刻蝕深度的誤差僅為5.7%。
[0039]另外，由于石英晶振片價(jià)格低廉，作為標(biāo)準(zhǔn)材料的鋁膜也便宜易得，從而使本實(shí)施例所提供的方法成本較低。
[0040]當(dāng)然本發(fā)明所涉及的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法并不僅僅限定于上述實(shí)施例中的內(nèi)容。以上內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]另外，上述實(shí)施例中的標(biāo)準(zhǔn)材料為鋁膜，除此之外，本發(fā)明所涉及的標(biāo)準(zhǔn)材料可以有多種選擇，還可以選擇八1148、(:11、11、合金等金屬鍍膜材料，還可以選擇氧化物(如二氧化娃、氧化鈦)和氟化物(如氟化鋇、氟化鎂)等。
[0042]另外，上述實(shí)施例中的選擇硅片作為待刻蝕材料僅是對(duì)本發(fā)明構(gòu)思下的一個(gè)具體說(shuō)明，該待刻蝕材料根據(jù)目的不同，可以選擇其它的材料。
【權(quán)利要求】
1.離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:在石英晶振片的電極面上鍍上一層標(biāo)準(zhǔn)材料作為鍍膜層，得到鍍膜石英晶振片; 步驟二:將所述鍍膜石英晶振片與待刻蝕材料置入離子束刻蝕機(jī)中，并將所述鍍膜石英晶振片與頻率檢測(cè)裝置相連； 步驟三:同時(shí)對(duì)所述待刻蝕材料和所述鍍膜層進(jìn)行刻蝕，所述頻率檢測(cè)裝置對(duì)所述鍍膜層的刻蝕深度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)所述頻率檢測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到所述鍍膜層的刻蝕深度達(dá)到預(yù)定刻蝕深度時(shí)，停止刻蝕，得到符合目標(biāo)刻蝕深度的刻蝕材料， 其中，所述預(yù)定刻蝕深度根據(jù)所述目標(biāo)刻蝕深度以及所述標(biāo)準(zhǔn)材料和所述待刻蝕材料的刻蝕速率比，計(jì)算得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于: 其中，所述的頻率檢測(cè)裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)所述鍍膜石英晶振片的振蕩頻率，并對(duì)振蕩頻率的變化進(jìn)行分析，計(jì)算得到所述鍍膜層的刻蝕深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于: 其中，所述鍍膜層的厚度大于所述預(yù)定刻蝕深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束刻蝕深度的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于: 其中，所述標(biāo)準(zhǔn)材料為鋁膜。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK103824790SQ201410052343
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】楊賽, 盛斌, 張大偉, 唐慶勇, 陳鵬 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)