Anturielementtikiekon paikan vaikutus syväkuivaetsauksessa
Järvi, Mikko (2018)
Järvi, Mikko
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018060612805
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018060612805
Tiivistelmä
Insinöörityö käsittelee anturielementtikiekon keskitystä syväkuivaetsauskammiossa. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten kiekon paikoitus vaikuttaa etsaukseen etsausalustalla. Tutkimus tehtiin Murata Electronics Oy:lle. Yritys valmistaa piipohjaisia mikromekaanisia (MEMS) antureita muun muassa autoihin, terveysteknologiaan ja teollisuuteen. Tutkimuksen kohteina olivat neljä kuivasyövytyskammionalustaa, joita käytetään tuotannossa päivittäin. Syväetsauskammioista otettiin tutkimusvertailuun vanhemmat laitemallit, joita on käytetty tuotannossa pitkään, ja uusimmat laitteet, jotka on valmistettu viime vuosina.
Kuivasyövytyslaitteella DRIE:llä (Deep Reactive Ion Etch) syövytetään pääosin piitä, mutta tässä tutkimuksessa käytettiin piikiekon lisäksi oksidoituja piikiekkoja, joista mitattiin oksidinpaksuuksia ennen ja jälkeen syövytyksen. Tutkimuksien mittalaitteina käytettiin ellipsometriä kalvonpaksuusmittauksiin, optista profilometriä syvyysmittauksiin, viivanleveysmittauslaitetta kehitetyn ja syövytetyn kuvioinnin mittauksiin sekä pyyhkäisyelektronimikroskooppia (SEM) poikkileikkauskuvien analysointiin. Edellä mainituista mittalaitteista pelkästään SEM oli manuaalinen, muiden laitteiden säädetyt ohjelmat mittasivat automatisoidusti tutkimustulokset analysoitaviksi.
Tutkimuksessa käytettiin kahta eri kiekkotyyppiä, oksidoitua kiekkoa sekä kuviointikiekkoa. Kuviointikiekko valmistettiin litografisin menetelmin ennen syövytyskokeita. Kiekkojen keskityskokeissa otettiin huomioon eri syövytysalustatyyppien mitat ja päätettiin kiekon keskityskokeiden paikoitukset syövytysalustalla. Tutkimuksessa keskityttiin pelkästään paikoituksen muutoksiin vaakasuunnassa syövytysalustalla. Oksidikiekon tehtävänä oli määrittää tutkimuksessa syövytysalustan keskityksen epäsymmetriaa, jossa oksidin kulutuksen erot vaikuttavat eri puolella kiekkoa paikoituksen muutoksessa. Epäsymmetrialla tarkoitetaan kiekon syövytyksen aikana kuluneen oksidin määrän vaihtelua kiekon vasemman ja oikean puolen välillä. Kuviointikiekoilla keskityttiin keskityksen muutoksen keskustaan ja ääripäihin, jotta saatiin tietoa syövytetyn kuvioinnin mahdollisista profiilimuutoksista ja syvyyksistä.
Kuivasyövytyslaitteella DRIE:llä (Deep Reactive Ion Etch) syövytetään pääosin piitä, mutta tässä tutkimuksessa käytettiin piikiekon lisäksi oksidoituja piikiekkoja, joista mitattiin oksidinpaksuuksia ennen ja jälkeen syövytyksen. Tutkimuksien mittalaitteina käytettiin ellipsometriä kalvonpaksuusmittauksiin, optista profilometriä syvyysmittauksiin, viivanleveysmittauslaitetta kehitetyn ja syövytetyn kuvioinnin mittauksiin sekä pyyhkäisyelektronimikroskooppia (SEM) poikkileikkauskuvien analysointiin. Edellä mainituista mittalaitteista pelkästään SEM oli manuaalinen, muiden laitteiden säädetyt ohjelmat mittasivat automatisoidusti tutkimustulokset analysoitaviksi.
Tutkimuksessa käytettiin kahta eri kiekkotyyppiä, oksidoitua kiekkoa sekä kuviointikiekkoa. Kuviointikiekko valmistettiin litografisin menetelmin ennen syövytyskokeita. Kiekkojen keskityskokeissa otettiin huomioon eri syövytysalustatyyppien mitat ja päätettiin kiekon keskityskokeiden paikoitukset syövytysalustalla. Tutkimuksessa keskityttiin pelkästään paikoituksen muutoksiin vaakasuunnassa syövytysalustalla. Oksidikiekon tehtävänä oli määrittää tutkimuksessa syövytysalustan keskityksen epäsymmetriaa, jossa oksidin kulutuksen erot vaikuttavat eri puolella kiekkoa paikoituksen muutoksessa. Epäsymmetrialla tarkoitetaan kiekon syövytyksen aikana kuluneen oksidin määrän vaihtelua kiekon vasemman ja oikean puolen välillä. Kuviointikiekoilla keskityttiin keskityksen muutoksen keskustaan ja ääripäihin, jotta saatiin tietoa syövytetyn kuvioinnin mahdollisista profiilimuutoksista ja syvyyksistä.