[发明专利]变深度刻蚀方法及其装置

说明书

本发明涉及离子束刻蚀领域，特别是快速变深度离子刻蚀。

迄今为止，国际国内制造声表面波延迟线器件的离子束刻蚀采用宽度不变的小狭缝移动模式，不同深度的台阶都要单独刻蚀一次，每次刻蚀一个深度，用不同深度的台阶拟合设计要求的深度函数变化。由于每次都要从表面刻起，花费重复的刻蚀时间，加之台阶数不能太少，因此这种小狭缝刻蚀模式对于制造常延时器件十分费时和对离子束工作参数常稳要求高。

本发明的目的是提供一种新的精密的刻蚀方法及其装置。

本发明的具体方案为：变深度刻蚀装置的是由双工件台、束闸板、束流探头、束栏片、步进马达、光栅尺、滚珠丝杆、导轨、对准定位片、微机等组成；这种变深度刻蚀装置采用可直接互换的双挂位式真空室结构的双工件台，在离子源出口与刻蚀工件台之间设置了束闸板，板上装有束流探头，对准定位片置于工件台面，双步进电机通过两套导轨上的滚珠丝杆各与可双向移动的双束栏片连接，运用这种变深度刻蚀方法，根据器件的设计要求，将确定的参数量输入给微机，微机按自编程序控制双束栏片的运动方向、每次行走的步数、行走一定步数后的停留时间和中断等；将某一连续变化的深度轮廓用数量足够多的深度小台阶来拟合，束栏片行走每个台阶的移动特性仍保持相同，即束栏片步进距和步频率不变，移动每个台阶的速度相同，于是步进电机驱动器受微机运行程序控制的工作指令为简单的开关量，处于不同深度的台阶接受的刻蚀时间积分与该台阶深度要求相对应，从而由束栏片移动程序控制各小台阶暴露离子束的总时间的不同实现深度刻蚀过程；这一过程的实现是根据数学模型实现的；在离子能量、离子束流密度、离子束入射角一定和离子束有效束径大于所需刻蚀器件图形长度条件下，通过第一束栏片4a和第二束栏片4b的定位及移动的相互配合，可在所刻范围内实现刻蚀深度的线性和非线性变化，其中非线性变化包括单调连续深度变化或刻蚀深度分解为两个或多个单调连续深度变化。

本发明的优点是：快速精密；造价低。

下面根据附图及实施例对本发明作详细的阐述。

图1变深度刻蚀装置原理图；

图2变深度刻蚀装置部分结构图；

图3变深度刻蚀方法数学模型图；

图4～图11变深度刻蚀装置的束栏片工作模式图。

实施例1：高速变深度刻蚀装置的是由双工件台1、束闸板2、束流探头3、束栏片4a，4b、步进马达5、光栅尺6、滚珠丝杆7、导轨8、对准定位片9、微机10等组成；变深度刻蚀装置采用可直接互换的双挂位式真空室结构的双工件台，在离子源12出口与刻蚀工件台1之间设置了束闸板2，束闸板2上装有束流探头3，对准定位片9置于工件台面的样片上，借助双束栏片4a，4b之间形成的标准宽度间隙图形，用离子源12发射Ar⁺离子束在对准定位片9上刻蚀出相同的图形，通过测定出该标准宽度图形相对工件台面预先刻出的中心正交“十”字标线方位及位置尺寸差值效准和定位工件台；两部步进电机5通过导轨8上的滚珠丝杆7分别与可双向移动的双束栏片4a，4b连接。在输入离子能量为600eV；束流密度为0．8mA／cm²和入射角度为0°刻蚀参数条件下；石英(S∶O₂)材料的刻蚀速率为24nm／min；运用变深度刻蚀方法执行刻蚀“开始”指令后，束闸板2开始移动，第二束栏片4b固定于刻蚀终止点位置B，第一束栏片4a由刻蚀起始点位置A向刻蚀终止点B或由刻蚀起始点位置B向刻蚀终止点A匀速运动，直到工作程序执行至输出时间中断刻蚀指令束闸板2返回；只移动第一束栏片4a可刻蚀出由h₂=O～h₁所确定不同的斜率的深度线性变化图形。其中h₂表示终止点的刻蚀深度；h₁表示起始点的刻蚀深度。

实施例2：上述装置及参数不变，所不同的是第一束栏片4a固定于刻蚀终止点位置A，第二束栏片4b由刻蚀起始点位置B向刻蚀终止点位置A或由刻蚀起点位置A向刻蚀终止点位置B匀速移动，直到工作程序执行至输出时间中断刻蚀指令束闸板2返回；只移动第一束栏片4a可刻蚀出由h₁=0～h₂所确定不同的斜率的深度线性变化图形。其中h₁表示终止点的刻蚀深度；h₂表示起始点的刻蚀深度。