Способ изготовления пьезоэлемента

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик пьезоэлемента при измерении толщины тонких пленок за счет уменьшения температурной нестабильности . Изготавливают кристаллический элемент с кристаллографической ориентацией , обеспечивающей минимальную температурную нестабильность резонансной частоты пьезоэлемента, наносят пленку максимальной при измерении толщины, измеряют температурно-частотную характеристику пьезоэлемента с пленкой. По полученным данным с учетом известной зависимости температурно-частотной характеристики пьезоэлемента от его кристаллографической ориентации определяют кристаллографическую ориентацию пьезоэлемента, при которой достигается равенство по абсолютной величине максимальных температурных изменений частоты пьезоэлемента без пленки и с нею и используют ее при изготовлении пьезоэлементов. 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHflM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4463743/28 (22) 20.07.88 (46) 28 ° 02.91. Бюл. Ф 8 (72) Е.О.Фрейеров и В.В.Безделкин (53) 620.179(088.8) (56) Digital film thickness munitors

QM300 series — Kronos Inc., 1971 r, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик пьезоэлемента при измерении толщины тонких пленок за счет уменьшения температурной нестабильности. Изготавливают кристаллический

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использ.- ано при нанесении пленок на подложки, например, в микроэлектронике.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик пьезоэлемента за счет уменьшения температурной нестабильности при измерении толщины тонких пленок.

На чертеже представлены температурно-частотные характеристики (ТЧХ) исходного пьезоэлемента и пьезоэле мента со скорректированной кристаллографической ориентацией беэ нагрузки и с максимальной нагрузкой контролируемым покрытием для каждого из пьезоэлементов.

„„SU„„ 1631266 А 1

2 элемент с кристаллографической ориентацией, обеспечивающей минимальную температурную нестабильность резонансной частоты пьезоэлемента, наносят пленку максимальной при измерении толщины, измеряют температурно-частотную характеристику пьезоэлемента с пленкой. По полученным данным с учетом известной зависимости температурно-частотной характеристики пьезоэлемента от его кристаллографической ориентации определяют кристаллографическую ориентацию пьезоэлемента, при которой достигается равенство по абсолютной величине максимальных температурных изменений частоты пьезоэлемента без пленки и с нею и используют ее при изготовлении пьезоэлементов.

1 ил.

Сущность способа з аключае тся в изменении кристаллографической ориентации пьезоэлемента, которая обеспечивает мин имальнос ть н аибольшей температурной погрешности измерений во всем диапазоне контролируемых толщин покрыт»п», Это достигается коррекцией кривой ТЧХ вследствие указанного изменения кристаллографической ориентации, частично компе н с ирующим ее изменение, вызванное нагружением пьезоэлемен та предыдущими изме рен иями. При этом полная компенсация нежелательна, так как изменение кристаллографической ориентации, приводящее к у»»еньшению температурной нес гябильности нягруженного пье зоэ.»емента, сонровож1631266 дается соответствующим увеличением температурной нестабильности ненагруженного пьезоэлемента. Таким образом, оптимальная "промежуточная" кристал5 лографическая ориентация характеризуется равенством по абсолютной величине температурных изменений частоты пьезоэлемента без контролируемого покрытия и с контролируемым покрытием максимальной толщины.

Пример. Предварительно определяют кристаллографическую ориентацию yxl (+35 13 ), которая в отсутствие контролируемой нагрузки обеспечивает минимальную температурную нестабильность в интервале рабочих температур (-10) — (+90) С, что соответствует кривой 1. Затем наносят покрытие из серебра максимальной толщины (около 22 мкм) и измеряют ТЧХ (кривая 2). Далее изготавливают такой же пьезоэлемент, но со скорректированной кристаллографической ориента- 25 о цией ух1 (+34 2 ) . .Корректировка производится с учетом известной зависимости ТЧХ от кристаллографической ориентации.

После этого с помощью пьезоэлемента производят необходимые измерения толщины покрытий, используя известную связь между частотой колебаний пьезоэлемента и массонагрузкой,создаваемой контролируемым покрытием.

При этом температурная нестабильность частоты ненагруженного пьезоэлемента описывается кривой 3, а максимально нагруженного — кривой 4. Кривые ТЧХ, 40 соответствующие меньшим нагрузкам, располагаются между этими кривыми.

Из сравнения пар кривых 1,2 и 3,4 видно, что предложенный способ обес.печивает уменьшение максимальной температурной нестабильности частоты примерно в 2 раза (с 800 10Г до

400 ° 10 ) . Повышение точности измерения толщины покрытия позволяет улучшить качество многих изделий, содержащих тонкопленочные покрытия. формула изобретения

Способ изготовления пьезоэлемента, заключающийся в том, что изготавливаютт кристаллический элемент с заданной кристаллографической ориентацией, обеспечивающей минимальную температурнуюю н е стабильно сть ре зон ан сной частоты пьезоэлемента, и наносят на него электроды, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных характеристик при измерении толщины тонких пленок, наносят на пьезоэлемент пленку максимально возможной при измерении толщины, измеряют температурно-частотную характеристику пьезоэлемента с пленкой, по полученной зависимости и по той же зависимости для пьезоэлемента без пленки определяют кристаллографическую ориентацию пьезоэлемента, при которой достигается равенство по абсолютной величине максимальных температурных изменений частоты пьезоэлемента без пленки и с нею и задают эту.ориентацию при изготовлении пьезоэлемента.

1631266

Составитель В.Кольцов

Редактор Н.Швыдкая Техред Л.Сердюкова

Корректор Н. Ревская

Заказ 533 Тираж 365 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская -наб °, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101