在图4-1中,为了提高操作性,简化自动化过程中的参数设定,只对beam电压和放电电流进行控制,而放电电压和Ar流量保持不变,加速电压取beam电压的20%。

图4-2表示的是在不同的beam电压下,随着放电电流的变化,石英晶振的电极膜处(与离子枪加速钼片的距离为25mm)所测得的电流密度。从图中可以知道,对于不同的beam电压,放电电流变化时,都有相对应的放电电流使得电流密度达到最大。

本文说所的离子刻蚀频率微调就是采用了各不同beam电压时的最大电流密度进行的。当设定好调整速度后,根据计算决定beam电压,然后根据该电压下最大的电流密度计算出放电电流。

4.4离子束刻蚀速度

  离子束对贴片晶振电极膜的刻蚀速度[3]

  其中;ls是离子束的电流密度(m/cm2)N,阿伏伽德罗常数S是石英晶振电极层的溅射率(aom/ion)M是分子量D是密度

  为了便于直观的描述频率的关系,本文的刻蚀速度表示为单位时间内频率偏差增加的量。用v表示,单位ppm/s。蚀刻速度的公式需由原来得膜厚变化量转化为现在的频率偏差的变化量表示[20]。转化后的刻蚀速度：

  其中:N_q是石英晶振的频率常数f是石英晶体振荡器的目标频率D是密度(g/cm³)在3.2.2中提到,溅射率S（atom/ion)受很多因素影响,其值可根据莱格雷等人给出的溅射产额公式进行计算[5]。但是计算较为复杂,在工程应用中可以通过离子的能量(离子束电压)近似计算。

  其中:A,B由具体的物质决定V是beam电压

  图4-3是不同物质的溅射率与Ar能量的关系图。图中标明了不同物质对于入射离子为Ar时的溅射参数,于是,当石英晶振的电极层是常见的Ag和A_u,且晶片是AT切割时,离子刻蚀速度为：

  从(4-4)和(4-5)的近似公式可以看出,用同样的入射离子和离子束电压,Au的刻蚀速度是Ag的刻蚀速度的1.3倍，蚀刻速度也可达到2000ppm/s