本文關(guān)鍵詞：多探針廣域表面形貌測量方法及探針制備

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷向著更為細(xì)小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)邁進(jìn),與其相關(guān)的薄膜沉積、光刻、刻蝕、摻雜技術(shù)等工藝被要求快速發(fā)展,其中更短的曝光光源波長及更大的透鏡開口率在實(shí)現(xiàn)微細(xì)加工中得到應(yīng)用,致使曝光焦點(diǎn)深度變淺,因而曝光時(shí),光刻膠表面納米程度的起伏都可能會(huì)影響曝光精度,所以就提出了對光刻膠薄膜的平坦度進(jìn)行測量的要求�；诠饪棠z薄膜表面形貌測量的必要性,本文提出“光學(xué)測量和機(jī)械多探針相結(jié)合”的測量方法,建立廣域光-機(jī)械多探針表面形貌測量平臺(tái),探索該測量模型在掃描測量中的誤差分離理論,應(yīng)用方程組的最小二乘解實(shí)現(xiàn)表面形貌重構(gòu),以實(shí)現(xiàn)光刻膠表面高精度、高速地測量,同時(shí)設(shè)計(jì)并應(yīng)用MEMS技術(shù)制作了二維分布的Si基-Si3N4彈性膜獨(dú)立多探針。以下是本文的主要研究內(nèi)容：第一,依據(jù)光刻技術(shù)的發(fā)展及光刻膠的涂布特點(diǎn),提出測量光刻膠薄膜表面形貌；概述現(xiàn)有表面測量方法,并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn),為提出新的測量方法打下基礎(chǔ)；對掃描探針、多探針的發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行了介紹。這些內(nèi)容為本文測量方法的提出及多探針的設(shè)計(jì)制備奠定了基礎(chǔ)知識(shí)。第二,受接觸式AFM工作原理的啟發(fā),結(jié)合光學(xué)測量的特點(diǎn),提出廣域光-機(jī)械多探針的測量方法；闡述該測量方法的特點(diǎn),討論其工作原理及掃描方式,理論探究該方法的可行性；設(shè)計(jì)廣域光-機(jī)械多探針測量系統(tǒng),并將懸臂梁式球狀多探針搭建到白光干涉儀上,通過標(biāo)準(zhǔn)槽的高度測量實(shí)驗(yàn)和半透明樹脂薄膜材料的測量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的可行性。第三,針對提出的廣域光-機(jī)械多探針測量方法,研究系統(tǒng)的誤差分離方法。闡述一種既可以除去掃描中的平移誤差,又可以考慮多探針零點(diǎn)誤差的方法——線性方程組法最小二乘解,其中需要應(yīng)用角度儀來除去掃描中的回轉(zhuǎn)誤差。建立了適合于光-機(jī)械多探針測量方法的自校正理論計(jì)算模型,討論本文中適用的誤差分離理論所需要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)構(gòu)造,針對系統(tǒng)誤差、偶然誤差進(jìn)行處理,進(jìn)行了測量不確定度評(píng)價(jià)。第四,設(shè)計(jì)并制備了9×9二維陣列分布的多探針——Si基-Si3N4彈性膜獨(dú)立多探針。利用有限元軟件分析探針高彈性薄膜結(jié)構(gòu)的厚度和面積尺寸對探針測量范圍的影響規(guī)律,得到優(yōu)化的幾何參數(shù)后,基于仿真結(jié)果運(yùn)用MEMS技術(shù)中的硅基工藝、薄膜工藝、光刻工藝完成了多探針的硅杯腐蝕、Si3N4高彈性薄膜沉積及SU-8膠質(zhì)探針制作,制備了獨(dú)立多探針并完成了探針相關(guān)參數(shù)的測量。本文研究內(nèi)容為廣域測量薄膜類表面形貌提供了新的測量思路,研究了針對該測量方法的誤差分離理論,對二維多探針的設(shè)計(jì)和制備進(jìn)行了探索,有一定的參考和借鑒價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN305.7

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