[发明专利]离子束刻蚀深度的监测方法

说明书

技术领域

本发明属于微细加工技术领域，具体涉及一种采用石英晶振法来监控离子束刻蚀深度变化的监测方法。

背景技术

离子束刻蚀是一种应用十分广泛的微细加工技术，它通过离子束对材料的物理溅射作用达到去除材料和成形的目的，具有分辨率高、定向性好等优点。

刻蚀深度是离子束刻蚀技术中的一个重要的指标，因此，对刻蚀深度的监控是刻蚀过程中一个重要的技术环节。

目前，大多采用时间控制法或者搭光路测干涉光强来法来监控刻蚀过程中的刻蚀深度。时间控制法是用需刻蚀的深度除以事先测出的待刻蚀材料的刻蚀速率，得到在相同工艺条件下该材料被刻蚀的时间，由于刻蚀速率与多种因素有关，在刻蚀过程中很难保持定值，误差较大。采用搭光路监控干涉光强法监控刻蚀深度时，一方面，搭建的光路往往比较复杂，且每次实验都需重新搭建光路，为使用者带来较大不便，另一方面，需要对干涉光强的极值做出精确的判断，但判断多根据个人经验进行，因此判断结果往往差异较大，稳定性不好。因此，如何能够简单快速且精确地对离子束刻蚀过程中的刻蚀深度进行监控，是亟待解决的问题。

国内外对石英晶体振荡的特性研究已经有很长时间，成果显著，如人们所熟知的镀膜工艺中监控膜厚的石英晶体膜厚监控仪。由于石英晶振的良好特性且设置简单、精度高，石英晶控仪近年来获得了迅速发展，已广泛用于电化学合成、溶解过程、导电聚合物材料研究，表面、界面物理化学过程在线监测，医学诊断、细菌学、生化和分子生物学等多个领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子束刻蚀深度的监测方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

离子束刻蚀深度的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在石英晶振片的电极面上镀上一层标准材料作为镀膜层，得到镀膜石英晶振片；

步骤二：将镀膜石英晶振片与待刻蚀材料置入离子束刻蚀机中，并将镀膜石英晶振片与频率检测装置相连；

步骤三：同时对待刻蚀材料和镀膜层进行刻蚀，频率检测装置对镀膜层的刻蚀深度进行实时监控，当频率检测装置监测到镀膜层的刻蚀深度达到预定刻蚀深度时，停止刻蚀，得到符合目标刻蚀深度的刻蚀材料，

其中，预定刻蚀深度根据目标刻蚀深度以及标准材料和待刻蚀材料的刻蚀速率比，计算得到。

另外，本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法还可以具有这样的特征：其中，频率检测装置通过监测镀膜石英晶振片的振荡频率，并对振荡频率的变化进行分析，计算得到镀膜层的刻蚀深度。

另外，本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法还可以具有这样的特征：其中，镀膜层的厚度大于预定刻蚀深度。

另外，本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法还可以具有这样的特征：标准材料为铝膜。

发明的作用与效果

根据本发明所提供的离子束刻蚀深度的监测方法，由于通过频率检测装置对镀膜层的刻蚀深度进行实时监测，当到达到预定刻蚀深度时，停止刻蚀，而预定刻蚀深度根据所述目标刻蚀深度以及所述标准材料和所述待刻蚀材料的刻蚀速率比计算得到，从而间接的实现了对待刻蚀材料刻蚀深度的实时监控，与搭光路监控干涉光强法监控刻蚀深度相比，本发明提供的监测方法不需要搭建复杂的光路，因此实验方法简单，易于操作。

另外，由于石英晶振片固有振荡频率稳定性高，因此结果精确度好。

另外，由于石英晶振片价格低廉，因此本发明所提供的离子束刻蚀深度的监测方法成本较低。

附图说明

图1是实施例中石英晶振片的电极面镀膜说明图；

图2是实施例中待刻蚀材料与镀膜石英晶振片的刻蚀说明图；以及

图3是实施例中待刻蚀材料与镀膜石英晶振片刻蚀完毕的说明图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法做进一步的说明。

<实施例>

本实施例在能量500ev、束流密度1mA/cm²垂直入射的实验条件下的刻蚀，待刻蚀材料为硅片，标准材料为铝膜，硅片的目标刻蚀深度为190nm。

取硅片和铝膜分别在上述实验条件下进行离子束刻蚀实验，得到铝膜与硅片的刻蚀速率，从而求的铝膜与硅片的刻蚀速率比为1.29:1。

根据二者的刻蚀速率比和硅片的目标刻蚀深度，经过计算，得出铝膜的预定刻蚀深度为245nm，该预定刻蚀深度为将铝膜与硅片在上述实验条件下同时进行刻蚀，当硅片达到目标刻蚀深度时铝膜的刻蚀深度。