KR101857379B1 - 박막 공진기의 제조 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 공진기의 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 제조 방법은 이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하는 단계와, 검측된 막층 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않을 경우 질량 부하층이 퇴적되었는가를 판단하고 NO이면 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하는 단계와, 상기 표준 두께 범위는 상기 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고, 보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 포함한다. 본 발명의 제조 방법 및 장치에 의하면 필요한 주파수 편의를 정확하게 발생시켜 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 전자 기술 분야에 관한 것으로, 특히 박막 공진기의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
압전 박막의 두께 방향인 가로 방향에서의 공진을 이용하여 제조한 박막 압전 벌크 탄성파 공진기는 휴대폰 통신과 고속 직렬 데이터의 응용 등 방면에서 표면 탄성파(surface acoustic wave) 소자와 수정 공진 소자 대신으로 이용할 수 있는 것이다. 무선 주파수 전단 벌크 탄성파 압전 필더/듀플렉서(duplexer)는 예를 들어 삽입손실이 작고 전이대가 가파롭고 출력용량이 크며 내정전방전(ESD) 능력이 강한 등 우수한 여과 특성을 나타낸다. 초저 주파수 온도 천이를 구비하는 고주파수 박막 압전 벌크 탄성파 공진기는 그 위상의 잡음이 낮고 에너지 소비가 적으며 대역폭의 변조 범위가 넓다. 그리고 이러한 마이크로 박막 압전 벌크 탄성파 공진기는 실리콘 기판상에서 상보성 금속산화물 반도체(CMOS)와 겸용되는 가공 공정을 이용하고 이로하여 단위 소자의 원가를 절감시키고 최종적으로 CMOS와의 회로 직접에 유리하다.
전형적인 박막 압전 벌크 탄성파 공진기는 두 개 금속 전극과, 상하 전극 사이에 위치하는 압전 재료와, 저부 전극의 아래에 위치하는 음성 반사 구조를 포함한다. 도 1은 베이스의 공동을 음성 반사 구조로 한 벌크 탄성파 공진기의 단면도로, 음파는 저부 전극과 공동중의 공기의 경계면에서 양호한 반사가 수행된다. 도 2는 브래그(Bragg) 반사층을 음성 반사 구조로 한 벌크 탄성파 공진기의 단면도로, 사이를 두어 배치되는 고 음향학적 저항 재료와 저 음향학적 저항 재료를 통하여 제공하는 음파 반사 효과가 공동형 반사 구조보다 약하지만 브래그 반사층은 간단하게 제조할 수 있고 구조가 안정적이다. 전극 사이에 일정한 주파수의 전압 신호가 인가될 때, 압전 재료가 구비하는 역 압전 효과에 의하여 전극 사이에 연직 방향에서 전파되는 음파가 발생하고 음파는 상 전극과 공기의 경계면 및 저부 전극 하부의 음성 반사 구조 사이에서 여러 번 반사되어 음파가 일정한 주파수 조건을 만족시킬 경우에 공진이 발생하고 전형적인 박막 압전 벌크 탄성파 공진기가 도 3에 도시한 전기학적 주파수-저항 특성을 나타내게 된다.
박막 벌크 탄성파 압전 공진기로 구성되는 필더는 일반적으로 두 가지 혹은 여러 가지 공진 주파수가 서로 다른 공진기로 구성된다. 필더가 이상적인 통과 대역 특성에 달할 수 있게 하기 위하여 주파수가 서로 다른 공진기 사이의 공진 주파수의 편차에 엄격한 요구를 제출하였다. 도 4는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기로 구성되는 필더의 토폴로지 구조 예를 나타낸 도로, 필더가 최적의 통과 대역 특성에 달하도록 병렬되는 공진기2, 4는 직렬되는 공진기1, 3, 5보다 일정 주파수 낮다. 공지의 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 공진 주파수를 조절하는 방법은 전극의 두께를 조절함으로써 전극의 질량을 변화시켜 이로하여 질량 부하 효과(mass loading effect)를 발생시켜 공진기의 공진 주파수를 변화시키는 것이다. 소정의 공진기에 일정한 두께의 질량 부하층을 퇴적하여 필요한 공진 주파수 편의를 얻을 수 있고 주파수 편의와 추가하여야 할 질량 부하층의 두께 사이의 관계는 모델을 통하여 계산할 수 있다.
하지만 실제 제조에 있어서, 박막을 퇴적할 경우, 특히 두께가 큰 박막을 퇴적할 경우, 두께의 오차가 반드시 나타나므로 제품의 박막 퇴적 모니터에 있어서 일반적으로 퇴적하는 각 막층의 두께를 모니터링하고 퇴적한 막층의 두께가 이상적인 값으로부터 일정한 범위를 초과할 경우, 제품의 수율을 보장하고 최종 제품의 주파수가 설계 요구를 만족시키도록 그 다음에 퇴적하려는 막층의 두께를 보상한다. 하지만 음성 반사 구조의 상부의 모든 막층의 두께가 모두 공진기의 공진 주파수에 크고 작은 영향을 주고 서로 다른 층의 음파 전달 특성은 서로 다르며 서로 다른 층 사이의 두께 비율이 변경된 후 동일한 두께의 질량 부하층에 의하면 일반적으로 공진기가 원래 설계된 공진 주파수 편의량에 달할 수 없으므로 막층의 두께의 보상을 수행한 공진기는 원래 질량 부하층의 두께에 의하여 이상적인 주파수 편의량을 발생시킬 수 없고 필더의 대역폭 및 통과 대역 특성 역시 요구를 만족시킬 수 없으며 제품의 수율에 영향을 미치게 된다.
본 발명의 실시예가 해결하려는 주요한 기술과제는 필요한 주파수 편의(frequency deviation)를 정확하게 발생시켜 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 박막 공진기의 제조 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는,
이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하는 단계와,
검측된 막층 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않을 경우 질량 부하층이 퇴적되었는가를 판단하고 NO이면 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하는 단계와, 상기 표준 두께 범위는 상기 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고,
보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 포함하는 박막 공진기의 제조 방법을 제공한다.
상기 방법은 상기 질량 부하층을 이미 퇴적하였을 경우, 상기 공진기의 기초 주파수가 변하지 않은 것을 보장하는 상황 하에서 서로 다른 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하며 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 더 포함한다.
상기 서로 다른 퇴적지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하는 단계가,
각 퇴적하지 않은 막층에 대하여 두께 보상의 시뮬레이션을 수행하는 단계와,
각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의를 산출하는 단계와,
각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의와 목표 주파수 편의를 비교하고 목표 주파수 편의와의 편차가 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하는 단계를 포함한다.
주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정한 후 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하기 전에,
확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 예정된 조건을 만족시킬 경우 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행한다.
확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 제조 요구를 만족시킬 경우 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 상기 단계는,
목표 주파수 편의와의 최소 편차가 필더 성능에 명확한 영향을 미치는가를 평가하고 NO이면 예정된 조건을 만족시키고 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 필더는 최소한 두 개 상기 공진기로 구성된다.
동일하게, 상기한 기술과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는,
이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하도록 구성되는 검측수단과,
검측된 막층 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않을 경우 질량 부하층을 퇴적하였는가를 판단하도록 구성되는 판단수단과,
상기 판단수단에 의하여 NO로 판단되었을 경우, 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하도록 구성되는 처리수단과, 상기 표준 두께 범위는 상기 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고,
보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 구성되는 박막 퇴적수단을 포함하는 박막 공진기의 제조 장치를 제공한다.
상기 처리수단은 또한, 판단수단에 의하여 YES로 판단되었을 경우, 상기 공진기의 기초 주파수가 변하지 않은 것을 보장하는 상황하에서 서로 다른 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하도록 구성되고,
상기 박막 퇴적수단은 또한 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 구성된다.
상기 처리수단은 각 퇴적하지 않은 막층에 대하여 두께 보상의 시뮬레이션을 수행하여 각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의를 산출하고 각 퇴적하지 않은 막층에 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의와 목표 주파수 편의를 비교하여 목표 주파수 편의와의 편차가 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하도록 구성된다.
상기 장치는, 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정한 후 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하기 전에, 확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 예정된 조건을 만족시킬 경우 상기 박막 퇴적수단에 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 통지하도록 구성되는 평가수단을 더 포함한다.
상기 평가수단은 목표 주파수 편의와의 최소 편차가 필더 성능에 명확한 영향을 미치는가를 평가하고 NO이면 예정된 조건을 만족시키고 상기 박막 퇴적수단에 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 통지하도록 구성되고, 상기 필더는 최소한 두 개의 상기 공진기로 구성된다.
본 발명의 실시예에 의하면 하기와 같은 유익한 효과를 실현할 수 있다:
본 발명의 실시예는 필요한 주파수 편의를 정확하게 발생시켜 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 박막 공진기의 제조 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법은 이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하는 단계와, 검측된 막층 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않을 경우 질량 부하층이 퇴적되었는가를 판단하고 NO이면 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하는 단계와, 표준 두께 범위는 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고, 보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 포함하고, 본 발명의 실시예의 제조 방법에 의하면 제조 과정에 한 층의 막 두께가 규정된 표준을 초과할 경우, 제조하지 않은 막층의 두께를 수정하고 공진기 전체 주파수가 목표값으로부터 편의되지 않는 조건하에서 소정의 공진기에서 필요한 주파수 편의량을 정확하게 발생할 수 있도록 질량 부하층의 두께를 다시 계산하고 이 방법에 의하면 별도의 공정을 추가할 필요가 없고 기존기술에 비하여 본 발명의 실시예의 제조 방법에 의하면 제품의 수율을 향상시킬 수 있고 제조 원가를 절감시킬 수 있다.
도 1은 베이스상의 공동을 음성 반사 구조로 한 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 브래그 반사층을 음성 반사 구조로 한 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 저항 주파수 곡선이다.
도 4는 필더의 토폴로지 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예1에서 제공하는 박막 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예1에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예1에서 제공하는 기타 박막 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 실시예2에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 실시예2에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 실시예3에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 실시예3에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 실시예4에서 제공하는 박막 공진기의 제조 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 13은 본 발명의 실시예4에서 제공하는 기타 박막의 제조 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 브래그 반사층을 음성 반사 구조로 한 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 저항 주파수 곡선이다.
도 4는 필더의 토폴로지 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예1에서 제공하는 박막 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예1에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예1에서 제공하는 기타 박막 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 실시예2에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 실시예2에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 실시예3에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 구조를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 실시예3에서 제공하는 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조 방법의 프로세스를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 실시예4에서 제공하는 박막 공진기의 제조 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 13은 본 발명의 실시예4에서 제공하는 기타 박막의 제조 장치의 구조를 나타낸 도이다.
아래 구체적인 실시형태에 도면을 결합하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
실시예1
도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예는 하기 단계를 포함하는 박막 공진기의 제조 방법을 제공한다:
이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측한다(단계501).
검측된 막층 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않을 경우 질량 부하층이 퇴적되었는가를 판단하고, NO이면 단계503을 수행하고 YES이면 단계505를 수행한다(단계502).
퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하고(단계503), 상기 표준 두께 범위는 상기 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정된다.
보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행한다(단계504).
기타 보완 조치를 이용한다(단계505).
본 실시예의 제조 방법에 의하면 제조 과정에 한 층의 막 두께가 규정된 표준을 초과할 경우, 제조하지 않은 막층의 두께를 수정하고 공진기 전체 주파수가 목표값으로부터 편의되지 않는 조건하에서 소정의 공진기에서 필요한 주파수 편의량을 정확하게 발생할 수 있도록 질량 부하층의 두께를 다시 계산하고 이 방법에 의하면 별도의 공정을 추가할 필요가 없고 기존기술에 비하여 본 발명의 실시예의 제조 방법에 의하면 제품의 수율을 향상시킬 수 있고 제조 원가를 절감시킬 수 있다. 본 실시예에 있어서의 표준 두께 범위는 목표 주파수에 의하여 결정되지만 공예력과 제품이 요구하는 주파수의 정밀도를 고려하여 결정할 수도 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 제조 방법에 따라 제조한 박막 압전 벌크 탄성파 공진기는 막층S가 베이스와, 고 음향학적 저항 재료와 저 음향학적 저항 재료가 견격을 두고 퇴적된 브래그 반사층에 의하여 공동으로 구성되는 구조일 수 있고, 베이스와, 희생층 재료에 의하여 공동으로 구성되는 구조일 수도 있으며 희생층 재료가 제거된 후, 저부 전극의 아래에 공기실 구조를 형성함으로써 최적의 음파 반사 효율을 제공할 수동 있다. 베이스는 실리콘일 수 있고, 고 음향학적 저항 재료와 저 음향학적 저항 재료는 각각 텅스텐(W)과 이산화규소(SiO2) 또는 기타 큰 음성 저항률을 가지는 두 가지 재료일 수 있다. 희생층은 인산규소 유리(PSG) 또는 기타 제거하기 쉬운 재료일 수 있다. 베이스와 음성 반사 구조 상부는 막층B이고 막층B는 반드시 저부 금속 전극을 포함하며, 예를 들어 SiO2로 구성되는 온도 보상층, 주파수 편의를 발생하도록 구성되는 질량 부하층 등 기타 막층을 포함할 수 있다. 막층B의 상부는 압전 층P이고 질화알루미늄(AlN), 산화아연(ZnO) 또는 티탄산 지르콘산 연(PZT) 또는 기타 적당한 압전 재료로 형성된다. 압전 층P의 상부는 막층T로, 이 층은 반드시 정부(頂部)의 금속 전극을 포함하고, 또한 SiO2로 구성되는 온도 보상층, 주파수 편의를 발생하도록 구성되는 질량 부하층, 소자 산화 를 방지하는 표면 둔화층 등등을 포함할 수 있다. 그 중, 저부 전극과 정부 전극은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 또는 기타 금속 재료로 구성되고 일정한 주파수 편의를 발생하기 위한 질량 부하층은 상부 전극과 동일한 재료를 사용할 수 있고, 또는 수요에 따라 서로 다른 재료로 구성할 수도 있고 필요한 주파수 편의를 발생하기 위한 질량 부하층M은 막층조(組) T 또는 B중의 한 층에 위치하고 주파수 편의를 f1-f2로 정의한다. 여기서 f1은 현재 구조로부터 질량 부하층M을 제거한 후의 소자의 전기학적 공진 주파수이고 f2는 현재 구조, 즉 질량 부하층M을 포함한 소자의 전기학적 공진 주파수이다.
본 실시예의 제조 방법은 상기 질량 부하층을 퇴적할 경우, 상기 공진기의 기초 주파수가 변하지 않은 것을 보장하는 상황하에서 서로 다른 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하여 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하며 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 더 포함한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 제조 방법은 하기 단계를 더 포함한다.
이미 퇴적한 각 막층의 두께를 온라인에서 검측한다(단계701).
검측된 막층의 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않다(단계702).
상기 질량 부하층을 이미 퇴적하였는가를 판단하고, YES이면 단계704를 수행하고 NO이면 단계706을 수행한다(단계703).
상기 공진기의 기초 주파수가 변하지 않은 것을 보장하는 상황하에서 서로 다른 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정한다(단계704).
확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행한다(단계705).
퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하고(단계706), 상기 표준 두께 범위는 상기 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정된다.
보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행한다(단계707).
본 실시예의 제조 방법에 의하면 제조과정에 질량 부하층을 이미 형성한 상황하에서 한 층의 두께가 규정된 표준을 초과함을 발견하였을 경우 제조하지 않은 후속 막층에 모델에 의한 시뮬레이션을 수행하고 공진기의 기초 주파수를 보장하는 상황 하에서 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 가능한 범위 내에서 주파수 편의에 대한 막 두께 보상의 영향을 최소화한다.
본 실시예의 제조 방법중의 단계704에 있어서 서로 다른 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하여 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하는 프로세스는 구체적으로,
각 퇴적하지 않은 막층에 대하여 두께 보상의 시뮬레이션을 수행하는 단계와,
각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의를 산출하는 단계와,
각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의와 목표 주파수 편의를 비교하여 목표 주파수 편의와의 편차가 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하는 단계를 포함한다.
본 실시예의 제조 방법은 단계704와 단계705 사이에, 확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 예정된 조건을 만족시킬 경우 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이로하여 시뮬레이션을 통하여 얻은 결과가 설계 요구를 만족시키는가를 확정할 수 있고 만족시키지 않으면 별도의 공정을 통하여 공진기에 주파수 편의의 보완을 수행하여야 한다. 예를 들어 목표 주파수와의 최소 편차가 필더 성능에 명확한 영향을 미치는가를 평가하고 NO이면 예정된 조건을 만족시키고 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하고, 반면에 YES이면 별도의 공정을 통하여 공진기에 주파수 편의를 보완하고, 그 중, 필더는 최소한 두 개 상기 공진기로 구성되고 도 4의 필더 구조를 참조할 수 있다.
실시예2
본 실시예는 도 8에 도시한 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조를 예로 실시예1의 박막 공진기의 제조 방법을 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조는 하기 단계로 나누어진다:
제품의 온라인 막 두께 측정 데이터를 모니터링하여 표준과 비교하고 이미 퇴적한 막층의 두께가 표준의 막층 두께 범위 내에 있지 않음을 발견하였다(단계901).
박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조에 있어서, 박막의 퇴적 또는 스퍼터 공정으로 인하여 생산과정에 절대적인 안정성을 유지할 수 없고 제조되는 박막의 두께의 변동을 피면할 수 없으며 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 주파수가 모든 음성 반사 구조중의 막층의 두께의 영향을 받으므로 각 층의 박막의 두께를 온라인에서 검측하여야 한다. 온라인 검측은 직접 완성된 제품에서 스텝 프로필러(step Profiler) 혹은 엘립소미터(Ellipsometer) 등 막 두께 측정 장치를 이용하여 두께를 측정할 수 있고 별도의 모니터 칩을 추가하여 검측할 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 표준 막층 두께 범위는 공예력과 제품이 요구하는 주파수 정밀도를 고려하여 결정되고 온라인에서 검측한 막 두께가 규정된 표준 막층 두께 범위를 초과하면 반드시 해결책이 있어야 한다. 이때 재시공하거나 또는 비 관례적 공정을 추가하여 본층의 막 두께를 표준 이내로 조절하지만, 이러한 경우 제조 공정을 추가하게 되고 제조 원가를 향상시키며 비 안정적인 원인으로 인하여 최종 제품의 수율에 영향을 미치게 된다. 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 공진 주파수가 음성 반사 구조상의 모든 막층의 두께의 영향을 받으므로 양호한 방안은 최종 소자의 공진 주파수가 표준 내에 있도록 제조하려는 막층의 두께를 조절하는 것이다. 예를 들어 본 실시예에 있어서 저부 전극의 두께의 표준을 3000±100A로 하면 측정 과정에 제조된 저부 전극의 두께가 3200A로 표준을 초과하였음을 발견하였으므로 후속 막층에 막 두께 보상을 수행하여야 한다.
질량 부하층을 퇴적하지 않은 경우, 목표 주파수를 기준으로 후속 퇴적하려는 막층을 선택하여 두께 보상을 수행한다(단계902).
본 실시예의 제조 방법에 있어서, 압전 층, 정부 전극 또는 기타 주파수에 영향을 주는 막층을 선택할 수 있다. 목표 주파수와 이미 퇴적한 막층의 두께를 모델에 대입하여 선택한 후속 막층을 보상한 후의 두께를 다시 산출한다. 예를 들어 본 실시예에 있어서 상부 전극을 선택하여 막 두께 보상을 수행하였을 경우, 원래 상부 전극의 설계 두께는 3000A이고 모델에 의하여 계산한 결과, 목표 주파수를 보장하는 상황하에서 상부 전극의 두께를 200A로 줄일 필요가 있고, 즉 보상후의 상부 전극의 두께는 2800A이다.
새로운 막층 두께를 모델에 대입하여 소정의 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 막층의 두께를 다시 산출한다(단계903).
예를 들어 본 실시예에 있어서, 동일한 필더에 있어서 질량 부하층이 없는 공진기와 질량 부하층이 있는 공진기 사이의 차이인 주파수 편의가 20MHz에 달할 것을 요구하면, 상부 전극과 저부 전극의 두께가 3000A일 경우 질량 부하층의 두께를 300A로 설계한다. 조절 후 상부 전극의 두께 2800A과 원래 질량 부하층의 두께 300A를 모델에 대입하여 실제 주파수 편의량 22MHz을 산출한다. 따라서 주파수 편의가 20MHz을 유지할 경우 질량 부하층의 두께를 다시 산출하고 새로운 질량 부하층의 두께 250A를 얻는다.
다시 산출한 후속 막층의 두께와 질량 부하층의 두께에 근거하여 박막의 퇴적을 수행한다(단계904).
모든 제조 프로세스를 완성한 후, 제조된 공진기의 기초 주파수와 주파수 편의는 요구하는 주파수에 부합된다. 이로하여 성능이 요구에 부합되는 박막 벌크 탄성파 압전 공진기에 기반한 필더 구조를 얻을 수 있다.
실시예3
본 실시예에 있어서 도 10에 도시한 박막 압전 벌크 탄성파 공진기를 예로 실시예1의 박막 공진기의 제조 방법을 설명한다. 여기서 f1은 현재의 구조로부터 막층M을 제거한 후의 소자의 전기학적 공진 주파수, 즉 기초 공진 주파수이고, f2는 현재 구조인 M층 두께를 포함한 소자의 전기학적 공진 주파수, 즉 목표 공진 주파수로 정의한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 박막 압전 벌크 탄성파 공진기의 제조는 하기 단계로 나누어진다:
제품의 온라인 막 두께 측정 데이터를 모니터링하여 표준과 비교하고 이미 퇴적한 막층의 두께가 표준의 막층 두께 범위 내에 있지 않음을 발견하였다(단계1111).
막 두께가 표준을 초과하면 소자의 주파수가 목표값으로부터 벗어나므로 최종 소자의 기초 주파수f1가 설계 요구를 만족시키도록 별도의 공정을 추가하지 않는 상황 하에서 후속 막층에 막 두께 보상을 수행하여야 한다. 예를 들어 본 실시예에 있어서 질량 부하층이 저부 전극의 하부에 형성되었다. 막 두께의 모니터링을 통하여 저부 전극의 두께가 3200A이고 표준인 3000±100A을 초과함을 발견하였다. 따라서 후속 막층에 막 두께 보상을 수행하여야 한다.
질량 부하층이 막 두께가 표준을 초과하였음을 발견한 막층 전에 형성되었을 경우 그 다음의 서로 다른 막층에 두께 보상을 수행하고 소자의 기초 주파수f1를 보장하고 모델을 통하여 서로 다른 막층에 보상을 수행할 경우의 대응되는 주파수 편의를 산출한다(단계1112).
기초 주파수f1와 편차가 있는 막층의 두께를 모델에 대입하면 보상한 두께를 산출할 수 있다. 예를 들어 본 실시예에 있어서 f1은 변경되지 않고 저부 전극의 두께가 3200A일 경우, 상부 전극의 두께를 유지하고 압전 층P의 두께를 설계된 10000 A로부터 9600A로 조절하면 따라서 발생한 주파수 편의는 설계된 20MHz로부터 19MHz로 변경된다. 그리고 압전 층의 두께를 유지하고 상부 전극T의 두께를 설계된 3000A로부터 2800A로 조절하면 따라서 발생한 주파수 편의는 설계된 20MHz로부터 18MHz로 변경된다.
주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층을 선택하여 보상을 수행한다(단계1113).
예를 들어 본 실시예에 있어서, 압전 층의 두께 보상을 수행하여 발생한 주파수 편의와 설계값 20MHz와의 편차는 1MHz이고 상부 전극의 두께 보상을 수행하여 발생한 주파수 편의와 설계값 20MHz와의 편차는 2MHz이다. 따라서 압전 층의 두께 보상을 선택하여 후속 막층을 제조한다.
그리고 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 보상을 평가하고 평가 결과가 설계 요구 또는 제조 요구를 만족시킬 경우 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하고 평가 결과가 설계 요구 또는 제조 요구를 만족시키지 않을 경우 기타 보완 조치를 이용한다(단계1114).
예를 들어 시뮬레이션을 통하여 선택한 막층 보상에 대응되는 주파수 편의와 목표 주파수 편의(설계값)와의 오차인 1MHz가 필더 성능에 명확한 영향을 미치지 않음을 발견하면 설계 요구를 만족시키고 압전 층을 9600A로 줄이고 상부 전극의 두께를 유지하는 막 두께 보상을 선택하여 후속 막층을 제조한다.
본 실시예의 제조 방법에 의하면 공진기 제조 과정에 질량 부하층을 이미 형성한 상황하에서 한 층의 두께가 규정된 표준을 초과함을 발견하였을 경우 제조하지 않은 후속 막층에 모델에 의한 시뮬레이션을 수행하고 공진기의 기초 주파수를 보장하는 상황하에서 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하여 가능한 범위 내에서 주파수 편이에 대한 막 두께 보상의 영향을 최소화한다.
상기 실시예1~3에 있어서 주로 박막 압전 벌크 탄성파 공진기를 예로 본 발명의 실시예의 제조 방법을 설명하였지만 본 발명의 실시예의 제조 방법을 기타 박막 공진기의 제조에도 응용할 있다.
실시예4
도 12에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 박막 공진기의 제조 장치를 제공하는데 이 장치는
이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하도록 구성되는 검측수단과,
검측된 막층 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않을 경우 질량 부하층을 퇴적하였는가를 판단하도록 구성되는 판단수단과,
상기 판단수단에 의하여 NO로 판단되었을 경우, 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하도록 구성되는 처리수단과, 상기 표준 두께 범위는 상기 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고,
보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 구성되는 박막 퇴적수단을 포함한다.
상기 처리수단이 또한 판단수단에 의하여 YES로 판단되었을 경우, 서로 다른 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하여 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하도록 구성되고,
상기 박막 퇴적수단은 또한 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 처리수단이, 각 퇴적하지 않은 막층에 대하여 두께 보상의 시뮬레이션을 수행하고 각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의를 산출하고 각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편의와 목표 주파수 편의를 비교하여 목표 주파수 편의와의 편차가 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 장치가,
주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정한 후 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하기 전에, 확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 예정된 조건을 만족시킬 경우 상기 박막 퇴적수단에 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 통지하도록 구성되는 평가수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 평가수단이 목표 주파수 편의와의 최소 편차가 필더 성능에 명확한 영향을 미치는가를 평가하고 NO이면 예정된 조건을 만족시키고 상기 박막 퇴적수단에 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 통지하도록 구성되고, 상기 필더가 최소한 두 개 상기 공진기로 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 제조 장치에 의하면 제조 과정에 한 층의 막 두께가 규정된 표준을 초과할 경우, 제조하지 않은 막층의 두께를 수정하고 공진기 전체 주파수가 목표값으로부터 편의되지 않는 조건하에서 소정의 공진기에서 필요한 주파수 편의량을 정확하게 발생할 수 있도록 질량 부하층의 두께를 다시 계산하고 이 방법에 의하면 별도의 공정을 추가할 필요가 없고 기존기술에 비하여 본 발명의 실시예의 제조 장치에 의하면 제품의 수율을 향상시킬 수 있고 제조 원가를 절감시킬 수 있다. 또한, 본 실시예의 제조 장치에 의하면 공진기의 제조 과정에 질량 부하층을 이미 형성한 상황하에서 한 층의 두께가 규정된 표준을 초과함을 발견하였을 경우 제조하지 않은 후속 막층에 모델에 의한 시뮬레이션을 수행하고 공진기의 기초 주파수를 보장하는 상황하에서 주파수 편의에 대한 영향이 가장 작은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하여 가능한 범위 내에서 주파수 편의에 대한 막 두께 보상의 영향을 최소화한다.
이상 내용은 구체적인 실시형태를 결합하여 본 발명을 상세하게 설명한 것으로 본 발명의 구체적인 실시를 한정하는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 구상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 간단한 추정 또는 대체를 수행할 수 있고 이러한 것은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함된다.
산업이용가능성
본 발명은 전자 기술 분야에 관한 것으로, 제조 방법은 이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하는 단계와, 검측된 막층 두께가 표준 두께 범위 내에 있지 않을 경우 질량 부하층이 퇴적되었는가를 판단하고 NO이면 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편의에 근거하여 상기 목표 주파수 편의를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하는 단계와, 표준 두께 범위는 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고, 보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 다시 산출한 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 포함한다. 본 발명의 제조 방법에 의하면 제조 과정에 한 층의 막 두께가 규정된 표준을 초과할 경우, 제조하지 않은 막층의 두께를 수정하고 공진기 전체 주파수가 목표값으로부터 편의되지 않는 조건하에서 소정의 공진기에서 필요한 주파수 편의량을 정확하게 발생할 수 있도록 질량 부하층의 두께를 다시 계산하고 이 방법에 의하면 별도의 공정을 추가할 필요가 없고 기존기술에 비하여 본 발명의 제조 방법에 의하면 제품의 수율을 향상시킬 수 있고 제조 원가를 절감시킬 수 있다.
Claims (10)
- 이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하는 단계와,
검측된 막층 두께가 표준 두께 범위내에 있지 않을 경우 질량 부하층이 퇴적되었는가를 판단하고 NO이면 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편이에 근거하여 상기 목표 주파수 편이를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하는 단계와, 상기 표준 두께 범위는 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고, 상기 공진기의 목표 주파수는 상기 질량 부하층을 포함한 상기 공진기의 공진 주파수이고,
보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 계산한 상기 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 공진기는 상기 질량 부하층과 복수개의 막층을 포함하며,
퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하는 것은 퇴적하지 않은 막층을 선택하고 박막 공진기의 목표 주파수와 상기 이미 퇴적한 각 막층의 두께를 모델에 대입하여 선택한 상기 퇴적하지 않은 막층을 보상한 후의 두께를 산출하는 것인 박막 공진기의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 질량 부하층을 이미 퇴적하였을 경우, 상기 공진기의 기초 주파수를 보장하는 상황하에서 각 퇴적하지 않은 막층을 각각 선택하여 두께 보상을 수행하여 주파수 편이에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하고 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 공진기의 기초 주파수는 상기 질량 부하층을 제거한 후의 상기 공진기의 공진 주파수인 박막 공진기의 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 각 퇴적하지 않은 막층을 각각 선택하여 두께 보상을 수행하여 주파수 편이에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하는 단계가,
각 퇴적하지 않은 막층에 대하여 두께 보상의 시뮬레이션을 수행하는 단계와,
각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편이를 산출하는 단계와,
각 퇴적하지 않은 막층에 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편이와 목표 주파수 편이를 비교하여 목표 주파수 편이와의 편차가 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하는 단계를 포함하는 박막 공진기의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
주파수 편이에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정한 후 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하기 전에,
확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 예정된 조건을 만족시킬 경우 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 박막 공진기의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 제조 요구를 만족시킬 경우 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계가,
목표 주파수 편이와의 최소 편차가 필터 성능에 명확한 영향을 미치는가를 평가하고 NO이면 예정된 조건을 만족시키고 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 필터는 최소한 두개의 상기 공진기로 구성되는 박막 공진기의 제조 방법. - 이미 퇴적한 각 막층의 두께를 검측하도록 구성되는 검측수단과,
검측된 막층 두께가 표준 두께 범위내에 있지 않을 경우 질량 부하층을 퇴적하였는가를 판단하도록 구성되는 판단수단과,
상기 판단수단에 의하여 NO로 판단되었을 경우, 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하고 보상후의 막층 두께와 목표 주파수 편이에 근거하여 상기 목표 주파수 편이를 발생시키는데 필요한 질량 부하층의 두께를 계산하도록 구성되는 처리수단과, 상기 표준 두께 범위는 공진기의 목표 주파수 및 공정 생산력에 의하여 결정되고,
보상후의 퇴적하지 않은 막층 두께와 계산한 상기 질량 부하층의 두께에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 구성되는 박막 퇴적수단을 포함하며,
상기 공진기는 상기 질량 부하층과 복수개의 막층을 포함하며,
상기 처리수단이 퇴적하지 않은 막층을 선택하여 두께 보상을 수행하는 것은 퇴적하지 않은 막층을 선택하고 박막 공진기의 목표 주파수와 상기 이미 퇴적한 각 막층의 두께를 모델에 대입하여 선택한 상기 퇴적하지 않은 막층을 보상한 후의 두께를 산출하는 것인 박막 공진기의 제조 장치. - 제6항에 있어서,
상기 처리수단은 또한 상기 판단수단에 의하여 YES로 판단되었을 경우, 상기 공진기의 기초 주파수를 보장하는 상황하에서 각 퇴적하지 않은 막층을 각각 선택하여 두께 보상을 수행하고 주파수 편이에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하도록 구성되며,
상기 박막 퇴적수단은 또한 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 구성되는 박막 공진기의 제조 장치. - 제7항에 있어서,
상기 처리수단은 각 퇴적하지 않은 막층에 대하여 두께 보상의 시뮬레이션을 수행하고 각 퇴적하지 않은 막층에 두께 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편이를 산출하며 각 퇴적하지 않은 막층에 보상을 수행하였을 경우의 대응되는 주파수 편이와 목표 주파수 편이를 비교하여 목표 주파수 편이와의 편차가 가장 작은 막층 두께 보상을 확정하도록 구성되는 박막 공진기의 제조 장치. - 제8항에 있어서,
주파수 편이에 대한 영향이 가장 작은 막층 두께 보상을 확정한 후 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하기 전에, 확정된 막층 두께 보상을 평가하고 평가 결과가 예정된 조건을 만족시킬 경우 상기 박막 퇴적수단에 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 통지하도록 구성되는 평가수단을 더 포함하는 박막 공진기의 제조 장치. - 제9항에 있어서,
상기 평가수단은 목표 주파수 편이와의 최소 편차가 필터 성능에 명확한 영향을 미치는가를 평가하고 NO이면 예정된 조건을 만족시키고 상기 박막 퇴적수단에 상기 확정된 막층 두께 보상에 근거하여 후속 박막 퇴적을 수행하도록 통지하도록 구성되고, 상기 필터는 최소한 두개의 상기 공진기로 구성되는 박막 공진기의 제조 장치.
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