低相干光掃描干涉技術(shù)在表面形貌測量中有著廣泛的應用。硅晶片在半導體制造行業(yè)中有著重要的作用,對硅晶片的幾何特征測量越發(fā)重要,目前常見的表面形貌測量方法不能滿足同時測量硅晶片前后表面,且不能測量出硅晶片的光學厚度。本文針對硅晶片幾何特征的測量設計了一套掃描干涉測量系統(tǒng)。本文的主要工作如下:（1）.本文分析與總結(jié)了各種表面形貌的測量方法,比較了它們的優(yōu)缺點。對硅晶片幾何特征量的測量理論基礎(chǔ)進行了分析,從而選擇適用于硅晶片幾何特征測量的方法。（2）.搭建了以邁克爾遜干涉為基礎(chǔ)的近紅外低相干光掃描干涉測量系統(tǒng),針對摻雜硅晶片的特性,對系統(tǒng)裝置進行了優(yōu)化與改進。對光源、CCD相機、步進電機、光學元器件進行了分析與選擇。對測量系統(tǒng)的組成:光學系統(tǒng)、驅(qū)動及控制系統(tǒng)、圖像采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行了詳細的介紹。（3）.對多種表面三維形貌重構(gòu)算法進行了分析,最終在重心法的基礎(chǔ)上加以改進和優(yōu)化,使用了加權(quán)遞歸質(zhì)心算法重構(gòu)表面三維形貌。測量了三種摻雜濃度硅晶片的前后表面形貌,并進行了分析。（4）.測量硅晶片光學厚度時,使用低相干掃描干涉方法測量,同時使用了SRI方法測量單點的光學厚度,兩種結(jié)果做了對比,驗證了本... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

表面形貌測量技術(shù)分類Fig1.1Classificationofsurfacetopographymeasurementtechniques

探針測量方法量程大且精度較高，儀器的操作使用比較簡單簡單及非金屬表面。其主要優(yōu)點有：（1）設備結(jié)構(gòu)比較簡單，操作簡較便攜。（2）測量范圍大，通過探針的多次移動可以獲得較大尺貌信息。（3）分辨率較高，目前世界上最先進的輪廓測量儀器的到 0.1~0.2nm，垂直動態(tài)范圍可達 6mm。該技術(shù)也有很多缺點：（1）測量待測物體表面時，探針需與待測觸，因此會產(chǎn)生一定的壓力，從而探針可能會劃傷被測表面，增也使被測物產(chǎn)生了損壞。測量儀器的長期的使用，也會使探針磨探針具有一定的直徑，在測量小孔、溝槽時，會影響表面形貌測量環(huán)境下需要減小探針直徑，但是這種措施會增加探針與被測面的接待測物體的表面。（3）使用接觸式測量表面形貌時需要較長的時要依次接觸待測物體表面，測量不能一次性完全覆蓋整個表面，的重要缺點之一。（4）表面的三維形貌測量需要獲得一系列平行，并且由于待測物體表面輪廓的周期性波動，這些數(shù)據(jù)的處理變得

因此這兩束光斑會有一定的相位差，通過測量相位差，可以獲得待測表面形貌信息[36]。（2）干涉顯微法是采用光學干涉原理來測量表面形貌[37-39]。根據(jù)干涉光路的結(jié)構(gòu)不同，可分為 Michelson 型、Mirau 型和 Linnik 型干涉顯微鏡，結(jié)構(gòu)如圖 1.3所示。其中 Michelson 型干涉顯微通過分束器將平行光束分成兩束光束，其中一束光照射到參考鏡后被反射，另一束照射到待測物體表面反射，兩束光在分束器處發(fā)生干涉，但是其使用工作距離較長的顯微物鏡，會影響到水平測量分辨率。在Mirau 型干涉顯微鏡中，光束通過聚焦透鏡聚焦穿過參考鏡，在分束器處分成兩束，一束照射到待測物體表面并反射回系統(tǒng)視場處，另一束在分束器處直接反射回到視場處，兩束光在視場處發(fā)生干涉。Mirau 型干涉顯微鏡由于物鏡對參考光束和測量光束的影響相同，因而測量時不會引入附加的光程差。同時參考光路和測量光路的工作條件接近，可以排除很多干擾因素，因此抗干擾性能好。Linnik 型干涉顯微鏡參考光束路徑與測量光束路徑不同，并且使用具有相同性能和高精度的兩個聚焦透鏡，且待測物體與聚焦透鏡之間沒有其他光學器件，因此其具有較高的放大率。


本文編號：3304885