一種蝕刻深度傳感器的製作方法

2023-04-30 11:51:31

專利名稱：一種蝕刻深度傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於微結構微細加工技術領域，具體涉及一種用於對雷射束、離子束或電子束微細加工中，蝕刻深度進行實時檢測的蝕刻深度傳感器。
目前對微結構微細加工中蝕刻深度的測量尚無良策。對少數材料的蝕刻深度的檢測往往採用雷射光譜法。該法依據被蝕刻材料的特徵光譜強度，進行蝕刻深度的檢測，由於光強測量本身精度不高，所以該法的缺點是測量誤差較大。
本實用新型的目的在於提供一種可對蝕刻深度進行實時檢測，並提高測量精度的蝕刻深度傳感器。
本實用新型主要由雷射器、固定支架、敏感元件、光電轉換器及接口與顯示電路組成。
敏感元件(4)採用鍥形光學薄片，光電轉換器(7)、採用帶成像透鏡(6)的電荷耦合器件(簡稱CCD)，固定支架(4)固定在蝕刻室(17)的底座上。當雷射器發出的雷射束照射敏感元件(4)時，基於雷射幹涉原理，在敏感元件的照射面將形成幹涉條紋，當敏感元件的另一表面被蝕刻時，其照射面的幹涉條紋將移動，條紋的移動與蝕刻深度間有確定的關係，從而將蝕刻深度信息轉化為光學信息，光學信息再經光電轉換器轉化為電信號輸出。
在本實用新型中，採用帶成像透鏡(6)的電荷耦合器件作光電轉換器，對幹涉條紋的移動距離進行檢測，有很高的解析度可達1/150個條紋，(而雷射光譜法測量中測量的是光譜的光強，精度較低)，因此，本實用新型的測量精度較高，測量相對誤差優於1％。
以下結合附圖
進一步說明附圖一本實用新型蝕刻深度傳感器示意圖。
附圖二敏感元件的固定支架的結構示意圖。
其中1．雷射器；2．透鏡；3．反射鏡；4．敏感元件；5．反射鏡；6．成像透鏡；7．光電轉換器；8．接口與顯示電路；9．固定支架；10．帶孔平板；11．帶孔柱體；12．帶孔柱體；13．支杆；14支杆；15．支杆；16．平行平扳玻璃；17．蝕刻室；18．19．20．21．為三維調整架；22．23．24．25．26．和27均為緊固螺釘。
雷射器(1)採用單波長He-Ne雷射器，雷射器(1)發出的雷射束與透鏡(2)的光軸重合，透鏡(2)的光軸與平行平板玻璃(16)的法線間成一小夾角，角度大於零小於10度，反射鏡(3)和(5)採用平面反射鏡，並用粘膠分別固定在帶孔柱體(11)和(12)上，帶孔柱體(11)和(12)分別通過支杆(14)和(15)安裝在固定支架(9)上，敏感元件(4)用粘膠固定在帶孔平板(10)上，帶孔平板(10)通過支杆(13)安裝在固定支架(9)上，成像透鏡(6)、光電轉換器(7)、雷射器(1)和透鏡(2)分別安裝在三維調整架(19)、(18)、(20)和(21)上，接口與顯示電路(8)通過信號線與光電轉換器(7)相連。
敏感元件(4)用粘膠固定在帶孔平板(10)上或採用夾件特敏感元件(4)固定在帶孔平板(10)上；支杆(13)伸進帶孔平板(10)的一個小孔內，並用緊固螺釘(22)固定，若鬆開緊固螺釘(22)，帶孔平板(10)可在支杆(13)上進行滑動與轉動調節；支杆(13)、(14)和(15)上帶有卡口，卡口中帶有緊固螺釘以使其支杆緊固在固定支架(9)上，若鬆開緊固螺釘(25)、(26)和(27)，則相應的支杆(13)、(14)和(15)可在固定支架上進行滑動與轉動調節；反射鏡(3)和(5)用粘膠分別固定在帶孔柱體(11)和(12)上；支杆(14)和(15)分別伸進帶孔柱體(11)得(12)中，並用緊固螺釘(23)和(24)固定，若鬆開緊固螺釘(23)和(24)，則帶孔柱體(11)與(12)可在支杆(14)和(15)上進行滑動與轉動調節。
雷射器(1)發出的雷射經透鏡(2)斜射入平行平板玻璃(16)，並經反射鏡(3)照射在敏感元件(4)上，在敏感元件(4)的下表面形成幹涉條紋，啟動刻蝕機，讓敏感元件(4)與待蝕刻樣品一道被蝕刻，由於敏感元件(4)與待蝕刻樣品的材料相同，二者蝕刻深度相等。隨著敏感元件(4)上表面的被蝕刻，敏感元件(4)的下表面的幹涉條紋將移動，採用帶成像透鏡(6)的光電轉換器(7)對條紋的移動距離進行檢測(分辯率可達1/150個條紋)，光電轉換器(7)輸出的電信號經接口與顯示電路(8)顯示出蝕刻深度數值。
權利要求1．一種蝕刻深度傳感器，包括雷射器、反射鏡、固定支架、敏感元件、光電轉換器，其特徵在於反射鏡(3)和(5)採用平面反射鏡，並用粘膠分別固定在帶孔柱體(11)和(12)上，帶孔柱體(11)和(12)分別通過支杆(14)和(15)安裝在固定支架(9)上；敏感元件(4)採用鍥形光學薄片，並用粘膠固定在帶孔平板(10)上，帶孔平板(10)通過支杆(13)安裝在固定支架(9)上，固定支架(9)固定在蝕刻室(17)的底座上。
2．根據權利要求1所述的傳感器，其特徵在於支杆(13)伸進帶孔平板(10)的一個小孔內，並用緊固螺釘(22)固定，支柱(14)和(15)分別伸進帶孔柱體(11)和(12)中，並用緊固螺釘(23)和(24)固定，支杆(13)、(14)和(15)上帶有卡口，卡口上帶有緊固螺釘以便其支杆緊固在固定支架(9)上。
3．根據權利要求1或2所述的傳感器，其特徵在於光電轉換器(7)採用帶成像透鏡(6)的電荷耦合器件，透鏡(2)的光軸與平行平板玻璃(16)的法線間成一小夾角，角度大於零度小於10度。
專利摘要本實用新型公開了一種微結構微細加工中,蝕刻深度傳感器。該傳感器由雷射器、敏感元件、帶成像透鏡的CCD器件組成,可對微細加工中蝕刻深度進行實時檢測,測量相對誤差大於1%,滿足微結構加工的要求。其結構簡單,製造容易,成本低,使用方便。
文檔編號G01B11/22GK2322127SQ9822589
公開日1999年6月2日 申請日期1998年1月21日 優先權日1998年1月21日
發明者趙光興 申請人:華東冶金學院