RU2686579C1 - Способ определения параметров плазменного травления пластин - Google Patents
Способ определения параметров плазменного травления пластин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686579C1 RU2686579C1 RU2018129894A RU2018129894A RU2686579C1 RU 2686579 C1 RU2686579 C1 RU 2686579C1 RU 2018129894 A RU2018129894 A RU 2018129894A RU 2018129894 A RU2018129894 A RU 2018129894A RU 2686579 C1 RU2686579 C1 RU 2686579C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- etching
- acoustic
- thickness
- transducers
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 52
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 8
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims description 6
- 235000019687 Lamb Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010002026 amyotrophic lateral sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 201000008279 amyotrophic lateral sclerosis type 4 Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
Способ определения параметров плазменного травления материалов в процессе обработки изделий включает измерение параметров модельного образца в виде структуры, образованной первой и второй акустическими линиями задержки (АЛЗ), содержащими входные и выходные электроакустические преобразователи, выполненные на одной грани плоского кристаллического звукопровода, другая противолежащая грань которого открыта для плазменного травления. Моды колебаний АЛЗ выбраны из условия обеспечения различий в зависимости времени задержки от температуры и толщины звукопровода таким образом, чтобы первая АЛЗ обладала большей чувствительностью к температуре и меньшей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления, а вторая АЛЗ - меньшей чувствительностью к температуре, но большей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления по отношению к первой АЛЗ. Искомые параметры упомянутого травления определяют по временной зависимости разности откликов выходных преобразователей при подаче сигнала возбуждения на входные преобразователи АЛЗ. Технический результат - снижение уровня пороговых значений и повышение точности измерения параметров плазменного травления с автоматическим учетом текущей температуры процесса. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано для контроля характеристик плазменной обработки при формообразовании электронных компонентов.
Одними из наиболее распространенных элементов таких компонентов являются периодические канавки и тонкие мембраны, которые обычно изготавливаются методами плазменного/реактивного ионно-лучевого травления. Воспроизводимость процессов травления определяет выход годных изделий и уровень достижимых рабочих характеристик.
Описаны различные способы определения скорости и глубины травления структур в процессе плазменного/реактивного ионно-лучевого травления, при этом используется прямая зависимость увеличения глубины травления с ростом скорости травления. Так, определение глубины травления поверхности в низкотемпературной плазме проводят методом сканирующей зондовой микроскопии (RU 2206882, ЗАО "НТ-МДТ", 20.06.2003).
Описано устройство мониторинга глубины плазменного травления в режиме реального времени LEP400. Устройство содержит видеосистему для контроля подложки и рассчитывает скорость травления и глубину травления в режиме реального времени, позволяя контролировать завершение процесса (https://www.actan.ru/optmc_lep400.html). При этом мониторинг осуществляется через технологическое окно. Прибор может работать в качестве автономного устройства либо интегрироваться в установку плазмохимического травления фирмы Corial (Франция) от OEM-производителя посредством простого и надежного коммуникационного интерфейса https://www.tbs-semi.ru/equipment/plazmokhimiya/corial_200i/.
Известно использование акустических методов для контроля процесса плазменного травления (US 6367329 (B1), Acoustic time of flight and acoustic resonance methods for detecting endpoint in plasma processes, AGERE SYST GUARDIAN CORP., 09.04.2002). Конечную точку процесса плазменного травления определяют с использованием акустической ячейки, прикрепленной к выхлопному отверстию на реакционной камере плазменного реактора. Газ из реакционной камеры течет в акустическую ячейку во время процесса плазменного травления. Акустические сигналы периодически передаются через газ, протекающий в акустической ячейке, и определяют первую скорость для акустических сигналов, связанных с травлением первого слоя материала, сформированного на подложке. После этого конечная точка стадии плазменного травления определяется, когда первая скорость изменяется на вторую скорость, связанную с травлением первого слоя материала через его толщину до его границы с лежащим ниже слоем материала. Газ из реакционной камеры протекает через компрессор перед втеканием в акустическую ячейку для увеличения давления газа в акустической ячейке. Этот косвенный метод не дает информацию о параметрах травления при сложной топологии обрабатываемых изделий, например, при выполнении системы отражательных канавок.
Описано использование светового излучения, которое возникает в процессе взаимодействия плазмы с обрабатываемым материалом для измерения скорости травления пластины и глубины травления в процессе плазменного травления (IES20070301 (А2) - Method and apparatus for measuring the wafer etch rate and etch depth in a plasma etch process. LEXAS RES LTD, 02.04.2008). Способ содержит этапы обнаружения света, генерируемого из плазмы во время процесса травления, фильтрацию обнаруженного света для извлечения модулированного света и обработки обнаруженного модулированного света для определения скорости травления. Однако ввиду малых размеров формируемой топологии канавок способ вряд ли применим.
Известен другой способ контроля глубины травления (US 7892980 (В2) - Apparatus and a method for controlling the depth of etching during alternating plasma etching of semiconductor substrates, TEGAL CORP, 22.02.2011) посредством обнаружения светового сигнала, относящегося к выбранной длине волны, излучаемой плазмой с использованием зондирующего монохроматического светового сигнала. Однако этот способ достаточно сложен и требует серьезного переоборудования технологической камеры.
Известно, что плазмохимическое травление является широко используемым инструментом в технологии акустоэлектронных и пьезоэлектрических компонентов, которое обеспечивает настройку частотных характеристик компонентов. Так, в изобретении JPH0955636 (А) - FREQUENCY ADJUSTMENT METHOD FOR SURFACE ACOUSTIC WAVE ELEMENT AND DEVICE THEREFOR, TOSHIBA CORP., 25.02.1997. Полуфабрикат элемента прибора на поверхностной акустической волне, установленный на несущем приспособлении, переносится в положение для травления в секцию вакуумной обработки. Плазма излучается на полуфабрикат элемента на поверхностной акустической волне (ПАВ), чтобы вытравить верхнюю сторону кристалла для регулировки частоты. Частотная характеристика полуфабриката измененного травлением, измеряется с помощью анализатора, а травление осуществляется плазмой в устройстве 51 управления до тех пор, пока измеренная частота не достигнет желаемой величины.
Однако специфика функционирования пьезо- и акустоэлектронных устройств состоит в том, что «желаемая» рабочая частота определяется не только геометрическими размерами, но и зависимостью частоты самого элемента от его текущей температуры. Иными словами, для обеспечения той же рабочей частоты, которая настроена в процессе плазменной обработки, необходимо учитывать температурный коэффициент скорости (фазы) используемой волны в данном пьезоэлектрическом материале.
Наиболее близким к патентуемому является способ контроля глубины анизотропного травления канавок в полупроводнике и соответственно скорости травления при производстве интегральных схем и полупроводниковых приборов (RU 175042 U1, ЗАО ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ", 16.11.2017 - прототип). Способ предусматривает изготовление тестового элемента с рядом тестовых канавок от минимального по ширине размера до максимального и со смотровой канавкой. Глубину канавок, а соответственно и скорость травления, определяют цифровым микроскопом визуально, устанавливая образец под углом 45° и осматривая профиль вытравленных тестовых канавок через смотровую канавку. Недостатком способа является сложность и длительность получения искомого параметра.
Настоящее изобретение направлено на решение проблемы повышения достоверности и упрощения реализации способа контроля скорости травления структур посредством плазменного, плазмохимического, плазменного/реактивного ионно-лучевого травления или другого вида обработки в плазменном разряде.
Патентуемый способ определения параметров плазменного травления материалов в процессе обработки изделий включает измерение параметров модельного образца.
Отличие состоит в следующем.
В качестве модельного образца используют структуру, образованную первой и второй акустическими линиями задержки (АЛЗ), содержащими входные и выходные электроакустические преобразователи, выполненные на одной грани плоского кристаллического звукопровода, другая противолежащая грань которого открыта для плазменного/ионно-лучевого травления.
Моды колебаний АЛЗ выбраны из условия обеспечения различий в зависимости времени задержки от температуры и толщины звукопровода таким образом, чтобы первая АЛЗ обладала большей чувствительностью к температуре и меньшей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления, а вторая АЛ3 - меньшей чувствительностью к температуре, но большей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления, по отношению к первой АЛЗ.
Искомые параметры упомянутого травления определяют по временной зависимости разности откликов выходных преобразователей при подаче сигнала возбуждения на входные преобразователи АЛЗ.
Способ может характеризоваться тем, что АЛЗ образованы на одном или на разных звукопроводах.
Способ может характеризоваться и тем, что в первой АЛЗ возбуждают моду колебаний поверхностных акустических волн, а во второй АЛЗ - диспергирующую эллиптически поляризованную волну Лэмба или линейно-поляризованные акустические пластинчатые моды колебаний квази-горизонтальной SH, квазипродольной QL или квази-вертикальной QSV поляризации, при этом открытыми для плазменного/ионно-лучевого травления являются упомянутые грани обеих АЛЗ.
Способ может характеризоваться также тем, что в обеих АЛЗ возбуждают диспергирующие эллиптически поляризованные волны Лэмба или линейно-поляризованные акустические пластинчатые моды колебаний квази-горизонтальной SH, квази-продольной QL и квази-вертикальной QSV поляризации, при этом открытой для плазменного/ионно-лучевого травления является упомянутая грань той из АЛЗ, которая имеет пластинчатую моду, характеризующуюся большей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления.
Способ может характеризоваться также тем, что разность откликов выходных преобразователей АЛЗ определяют по изменению фазы сигнала, а кроме того, тем, что звукопроводы АЛЗ выполнены из пьезоэлектрического кристаллического материала в форме удлиненных пластин, и тем, что электроакустические преобразователи представляют собой встречно-штыревые преобразователи.
Технический результат изобретения - снижение уровня пороговых значений и повышение точности измерения параметров (толщины, скорости) плазменного травления с автоматическим учетом текущей температуры процесса. Преимуществом выбора вида модельной структуры является схожесть элементной базы и принципа функционирования модельного образца с изделиями и процессами основного производства, в котором применено плазменное травление. Используемое в данном описании понятие «плазменное травление» следует распространять на все виды «сухого» травления с использованием, в частности реактивного ионно-плазменного травления, ионно-лучевого травления и пр. технологий.
Существо изобретения поясняется на чертежах, где:
фиг. 1 - принципиальная блок-схема реализации способа;
фиг. 2 - структура АЛЗ, размещенных на одном звукопроводе, вид со стороны преобразователей;
фиг. 3 - структура АЛЗ, размещенных на отдельных звукопроводах, вид со стороны преобразователей;
фиг. 4 - пояснение характера существования ПАВ и пластинчатой моды колебаний (на примере моды SH-поляризации) в разных АЛЗ;
фиг. 5 - пояснение характера существования двух пластинчатых мод колебаний в разных АЛЗ;
фиг. 6 - дисперсионные кривые SH-мод в пластинах кварца с углами Эйлера 0°, 132,75°, 90° (ST,X+90°-срез), n - номер моды.
На фиг. 1 показана блок-схема измерительного устройства для реализации способа, где: 1 - модельная структура, 2, 3 - коммутаторы для подключения первой 4 и второй 5 АЛЗ к измерительному тракту. Тракт содержит перестраиваемый генератор 6 радиочастоты и приемное устройство 7, блок 8 выделения разности откликов, выход которого подключен к блоку 9 управления и обработки данных. Блок 9 синхронизирует работу блоков измерительного устройства. Такие схемы измерений для компонентов акустоэлектронных устройств известны и могут быть реализованы как в импульсном, так и в непрерывном режимах, например, на основе анализаторов четырехполюсников HP 875ES или KEYSIGHT 5061 В.
Модельная структура 1 (фиг. 2, 3) содержит входные 41, 51 и выходные 42, 52 электроакустические преобразователи АЛЗ 4, 5, размещенные на поверхности звукопровода 10. Звукопровод 10 представляет собой плоскую пластину из кристаллического пьезоэлектрика, на одной грани 11 которой размещены указанные электроакустические преобразователи АЛЗ 4, 5, а другая противолежащая грань 12 открыта для плазменной обработки. Именно грань 12 звукопровода 10 и подвергается травлению с уменьшением толщины пластины.
АЛЗ могут быть выполнены как на одной пластине звукопровода 10, так и на двух отдельных звукопроводах 101 и 102.
Акустические моды колебаний, на которых реализованы АЛЗ 4, 5, выбираются, исходя из определенных требований, и именно в этом состоит изобретательский уровень. Моды колебаний АЛЗ выбраны из условия обеспечения различий в зависимости времени задержки от температуры и толщины звукопровода исходя из следующего. Выбранная мода колебаний для АЛЗ 4 должна обладать большей чувствительностью к температуре и меньшей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления. Выбранная мода колебаний для АЛЗ 5 - меньшей чувствительностью к температуре, но большей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления по отношению к АЛЗ 4. Имеется в виду та температура нагрева, которая неизбежно сопровождает процесс плазменного травления любого материала.
Искомые параметры упомянутого травления (глубина или скорость травления при заданной апертуре плазменного луча) определяют по временной зависимости разности откликов выходных преобразователей 42 и 52 при подаче сигнала возбуждения на входные преобразователи 41 и 51 АЛЗ 4, 5.
Электроакустические преобразователи выполнены в виде встречно-штыревой структуры с металлическими электродами, размещенными на концах звукопроводов. Конструкция АЛЗ известна из уровня техники. В качестве материалов звукопроводов используются известные кристаллические материалы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, такие как кварц, ниобат лития, танталата лития, германата висмута, сульфид кадмия, лангасит. То есть те материалы, которые будут использоваться в технологии, для которой производится моделирование.
На фиг. 4 поясняется принцип, лежащей в основе одного из вариантов реализации патентуемого способа определения параметров плазменного травления. Травление звукопровода осуществляется со стороны грани 12 в зоне 99, соответственно в этой зоне и осуществляется уменьшение толщины звукопровода.
В том случае, если в АЛЗ 4 возбуждают ПАВ (волны Рэлея), а во АЛЗ 5 -диспергирующие линейно-поляризованные акустические пластинчатые моды колебаний QL-поляризации, то имеет место следующее. АЛЗ 4, в данном случае, представляет собой датчик температуры, поскольку пластина звукопровода 10 под воздействием тепла плазменного источника в зоне 99 изменяет лишь расстояние между электроакустическими преобразователями 41 и 42, а также скорость и время пробега (время задержки) волны между преобразователями АЛЗ 4. Сама ПАВ проникает вглубь звукопровода от грани 11 на расстояние 1-2 длины волны, т.е. на расстояние нескольких десятков мкм и не чувствует изменения геометрии грани 12 (направление распространения ПАВ показано пунктиром 107) при типичных толщинах пластин-звукопроводов 300 и 500 мкм.
В противоположность этому, АЛЗ 5 использует диспергирующие пластинчатые моды акустических колебаний (Лэмба, SH, QL или QSV), возбуждаемые и принимаемые преобразователями 51, 52, которые в сильной мере чувствуют изменение геометрии на грани 12 (условно распространение QL-моды показано пунктирной линией 108) и в слабой мере изменение температуры. Эти колебания представляют собой линейно-поляризованные акустические моды с доминирующим смещением вдоль направления распространения волны [Ivan V. Anisimkin "New type of an acoustic plate modes: quasi-longitudinal normal wave," Ultrasonics, vol. 42, no. 10, p. 1095-1099, 2004; V.I. Anisimkin "New acoustic plate modes with quasi-linear polarizations", IEEE Trans, on Ultrason., Ferroelect, Freq. Contr., vol. 59, no. 10, p. 2363-2367, 2012]. Пластинчатые моды колебаний могут обладать также аномально высоким коэффициентом электромеханической связи [V.I. Anisimkin and N.V. Voronova "Acoustic properties of the film/plate layered structure", IEEE Trans, on Ultrason, Ferroelect., Freq. Contr., vol. 58, no. 3, p. 578-584, 2011; В.И. Анисимкин, H.B. Воронова и др. Структура акустических мод в пьезоэлектрических пластинах со свободными и металлизированными поверхностями // Радиотехника и Электроника, т. 57, №7, с. 808-812, 2012] и аномально большим углом отклонения потока энергии [V.I. Anisimkin. Anisotropy of the Acoustic Plate Modes in ST-Quartz and 128°Y-LiNbO3, IEEE Trans. Ultrason, Ferroelect, Freq. Contr., vol. 61, p. 120132, January 2014].
Указанные пластинчатые моды колебаний применялись для сенсоров аналитических приборов и методика их расчета известна (см., например, RU 2649217 С1, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 30.03.2018).
На фиг. 5 поясняется принцип, лежащий в основе другого варианта реализации патентуемого способа, когда обе АЛЗ 4 и 5 используют пластинчатые моды акустических колебаний различных типов, которые по разному «чувствуют» как изменение геометрии на грани 12, так и изменение температуры пластины-звукопровода. Условно наличие в звукопроводе 10 одной SH-моды показано пунктиром 1081, а другой SH-моды - точками 1082.
Способ реализуют следующим образом.
Вначале измеряются отклик АЛЗ 4 Δϕ1/ϕ1 и отклик АЛЗ 5 Δϕ2/ϕ2 на травление используемых пластин звукопроводов 10. Затем определяются: а) температурный нагрев подложки АЛЗ 4 Δt=(1/ТКФ1)Δϕ1/ϕ1 и б) вклад этого нагрева в отклик АЛЗ 5 (ТКФ2/ТКФ1)(Δϕ1/ϕ1), где Δϕ1 и Δϕ2 - величины изменения фазы акустических волн в АЛЗ 4 и АЛЗ 5 в процессе травления (измеряются прибором типа KEYSIGHT 5061Е), ϕ1 и ϕ2 - полные набеги фаз этих волн в АЛЗ 4 и АЛЗ 5, равные 360°L1/2/λ, L1,2 - расстояние между излучающим и приемным ВШП в этих АЛЗ, λ - длина волны. ТКФ1 и ТКФ2 - температурные коэффициенты скорости или фазы волн в подложках АЛЗ 4 и АЛЗ 5, известные для многих материалов [Акустические кристаллы под/ред. М.П. Шаскольской. М: Наука, 1982; Anisimkin V.I., Anisimkin I.V., Voronova N.V., Puchkov Yu.V. General properties of the acoustic plate modes at different temperatures // Ultrasonics. 2015. Vol. 62, no. 9. P. 46-49; Анисимкин В.И., Пятайкин И.И., Воронова H.B., Пучков Ю.В. Температурные характеристики акустических мод в пластинах пьезоэлектрических кристаллов SiO2, LiNbO3, LiTaO3, Bi12GeO20 и Bi12SiO20. Радиотехника и Электроника. 2016. Т. 61. №1. С. 83-88]. Далее вычисляется та часть отклика АЛЗ 5, которая обусловлена только изменением толщины звукопровода, вызванного травлением - то есть величина Δϕ/ϕ=Δϕ2/ϕ2 - (ТКФ2/ТКФ1)(Δϕ1/ϕ1). Зная эту величину и ее зависимость от нормированной толщины звукопровода Н/λ, (дисперсию скорости V используемой пластинчатой моды):
где V0 - начальное значение скорости при толщине Н пластины, вычисляется изменение толщины ΔН звукопровода и скорость травления ΔН/τ, где τ - продолжительность процесса:
Типичный вид дисперсионных кривых пластинчатых волн, демонстрирующих их сильную зависимость от нормированной толщины пластины Н/λ, представлен на фиг. 6. Они получены для SH-мод в пластинах кварца с углами Эйлера 0°, 132,75°, 90° (ST,X+90°-срез), n - номер моды.
Проведенные оценки показывают достижение технического результата в части снижения уровня пороговых значений. При типичных значениях рабочих параметров (L=20 мм, λ=300 мкм, V0=10×106 мм/с, пороговое значение Δϕ=1 град, ϕ=360°L/λ=24000°, dV/d(H/λ)=107 мм/с) минимальное пороговое значение ΔН составляет 0,0125 мкм (при типичных толщинах пластин-звукопроводов Н=300 и 500 мкм).
Claims (12)
1. Способ определения параметров плазменного травления материалов в процессе обработки изделий, включающий измерение параметров модельной структуры,
отличающийся тем, что
модельная структура образована первой и второй акустическими линиями задержки (АЛЗ), содержащими входные и выходные электроакустические преобразователи, выполненные на одной грани плоского кристаллического звукопровода, другая противолежащая грань которого открыта для плазменного/ионно-лучевого травления;
моды колебаний АЛЗ выбраны из условия обеспечения различий в зависимости времени задержки от температуры и толщины звукопровода таким образом, чтобы первая АЛЗ обладала большей чувствительностью к температуре и меньшей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления, а вторая АЛЗ - меньшей чувствительностью к температуре, но большей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления по отношению к первой АЛЗ,
а искомые параметры упомянутого травления определяют по временной зависимости разности откликов выходных преобразователей при подаче сигнала возбуждения на входные преобразователи АЛЗ.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АЛЗ образованы на одном звукопроводе.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что АЛЗ образованы на разных звукопроводах.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в первой АЛЗ возбуждают моду колебаний поверхностных акустических волн, а во второй АЛЗ - диспергирующую эллиптически поляризованную волну Лэмба или линейно-поляризованные акустические пластинчатые моды колебаний квазигоризонтальной SH, квазипродольной QL или квазивертикальной QSV поляризации, при этом открытыми для плазменного травления являются упомянутые грани обеих АЛЗ.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в обеих АЛЗ возбуждают диспергирующие эллиптически поляризованные волны Лэмба или линейно-поляризованные акустические пластинчатые моды колебаний квазигоризонтальной SH, квазипродольной QL или квазивертикальной QSV поляризации, при этом открытой для плазменного травления является упомянутая грань той из АЛЗ, которая имеет пластинчатую моду, характеризующуюся большей чувствительностью к изменению толщины звукопровода в процессе травления.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разность откликов выходных преобразователей АЛЗ определяют по изменению фазы сигнала.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что звукопроводы АЛЗ выполнены из пьезоэлектрического материала в форме удлиненных пластин.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электроакустические преобразователи представляют собой встречно-штыревые преобразователи.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129894A RU2686579C1 (ru) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | Способ определения параметров плазменного травления пластин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129894A RU2686579C1 (ru) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | Способ определения параметров плазменного травления пластин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686579C1 true RU2686579C1 (ru) | 2019-04-29 |
Family
ID=66430387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129894A RU2686579C1 (ru) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | Способ определения параметров плазменного травления пластин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686579C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754124C1 (ru) * | 2020-10-29 | 2021-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Способ формирования последовательности видеоимпульсов с использованием акустической линии задержки |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0955636A (ja) * | 1995-08-10 | 1997-02-25 | Toshiba Corp | 弾性表面波素子の周波数調整方法およびその装置 |
| US6367329B1 (en) * | 2000-08-25 | 2002-04-09 | Agere Systems Guardian Corp. | Acoustic time of flight and acoustic resonance methods for detecting endpoint in plasma processes |
| US20060175010A1 (en) * | 2004-12-31 | 2006-08-10 | Alcatel | Apparatus and a method for controlling the depth of etching during alternating plasma etching of semiconductor substrates |
| US20070054422A1 (en) * | 2003-04-17 | 2007-03-08 | Ralf Lerner | Test structure for electrically verifying the depths of trench-etching in an soi wafer, and associated working methods |
| RU2535228C1 (ru) * | 2013-07-23 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ определения длительности времени плазмохимического травления поверхности полупроводниковых пластин для субмикронных технологий |
| RU175042U1 (ru) * | 2017-06-20 | 2017-11-16 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Тестовый элемент для контроля качества анизотропного травления канавок |
-
2018
- 2018-08-16 RU RU2018129894A patent/RU2686579C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0955636A (ja) * | 1995-08-10 | 1997-02-25 | Toshiba Corp | 弾性表面波素子の周波数調整方法およびその装置 |
| US6367329B1 (en) * | 2000-08-25 | 2002-04-09 | Agere Systems Guardian Corp. | Acoustic time of flight and acoustic resonance methods for detecting endpoint in plasma processes |
| US20070054422A1 (en) * | 2003-04-17 | 2007-03-08 | Ralf Lerner | Test structure for electrically verifying the depths of trench-etching in an soi wafer, and associated working methods |
| US20060175010A1 (en) * | 2004-12-31 | 2006-08-10 | Alcatel | Apparatus and a method for controlling the depth of etching during alternating plasma etching of semiconductor substrates |
| RU2535228C1 (ru) * | 2013-07-23 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ определения длительности времени плазмохимического травления поверхности полупроводниковых пластин для субмикронных технологий |
| RU175042U1 (ru) * | 2017-06-20 | 2017-11-16 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Тестовый элемент для контроля качества анизотропного травления канавок |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2754124C1 (ru) * | 2020-10-29 | 2021-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Способ формирования последовательности видеоимпульсов с использованием акустической линии задержки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6293136B1 (en) | Multiple mode operated surface acoustic wave sensor for temperature compensation | |
| Malocha et al. | Recent measurements of material constants versus temperature for langatate, langanite and langasite | |
| Talbi et al. | ZnO/quartz structure potentiality for surface acoustic wave pressure sensor | |
| CN109506808B (zh) | 一种具有单调和线性输出特性的saw温度传感器及其设计方法 | |
| Herrmann et al. | Microacoustic sensors for liquid monitoring | |
| Talbi et al. | Sezawa mode SAW pressure sensors based on ZnO/Si structure | |
| RU2686579C1 (ru) | Способ определения параметров плазменного травления пластин | |
| Shi et al. | Lithium niobate on silicon dioxide suspended membranes: A technology platform for engineering the temperature coefficient of frequency of high electromechanical coupling resonators | |
| JP4561251B2 (ja) | 多重周回弾性表面波素子の伝搬面の分析方法及びその素子 | |
| JP2008304453A (ja) | 温度測定装置，温度測定方法 | |
| Knapp et al. | Accurate characterization of SiO 2 thin films using surface acoustic waves | |
| Pan et al. | The influence of temperature on the pressure sensitivity of surface acoustic wave pressure sensor | |
| US9846088B2 (en) | Differential acoustic time of flight measurement of temperature of semiconductor substrates | |
| Kuznetsova et al. | Effect of a liquid on the characteristics of antisymmetric Lamb waves in thin piezoelectric plates | |
| EP3329222B1 (en) | A method for determining a flow rate for a fluid in a flow tube of a flow measurement system, as well as a corresponding flow measurement system | |
| Jia et al. | Improvement of Lamb waves sensors: Temperature sensitivity compensation | |
| RU2533692C1 (ru) | Мультисенсорная акустическая решетка для аналитических приборов "электронный нос" и "электронный язык" | |
| JP6278455B2 (ja) | 圧電単結晶／セラミック材料の音響関連物理定数決定方法、その方法を使った音響関連物理定数の温度係数決定方法及びその温度係数決定方法を使った最適結晶方位及び伝搬方向決定方法 | |
| Anisimkin | New acoustic plate modes with Quasi-Linear polarizations | |
| Yang et al. | A wafer-level characterization method of thin film transverse piezoelectric coefficient evaluation | |
| RU2738454C1 (ru) | Способ измерения скорости поверхностных акустических волн в пьезоподложке | |
| US12020915B1 (en) | Resonant frequency shift as etch stop of gate oxide of MOSFET transistor | |
| JPH10502237A (ja) | ＫＴｉＯＰＯ▲下４▼及びその類似体における表面スキムバルク波の生成 | |
| RU2712723C1 (ru) | Акустический мультиканальный анализатор микропроб жидких сред | |
| Lee et al. | Study of Low-Frequency Narrow Bandwidth Surface Acoustic Wave Sensor for Liquid Applications |