低相干光扫描干涉技术在硅晶片几何特征测量中的应用

作     者：闫新宇 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于连栋

授予年度：2019年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：低相干光 扫描干涉 迈克尔逊干涉 掺杂硅晶片 表面形貌 

摘      要：低相干光扫描干涉技术在表面形貌测量中有着广泛的应用。硅晶片在半导体制造行业中有着重要的作用,对硅晶片的几何特征测量越发重要,目前常见的表面形貌测量方法不能满足同时测量硅晶片前后表面,且不能测量出硅晶片的光学厚度。本文针对硅晶片几何特征的测量设计了一套扫描干涉测量系统。本文的主要工作如下:(1).本文分析与总结了各种表面形貌的测量方法,比较了它们的优缺点。对硅晶片几何特征量的测量理论基础进行了分析,从而选择适用于硅晶片几何特征测量的方法。(2).搭建了以迈克尔逊干涉为基础的近红外低相干光扫描干涉测量系统,针对掺杂硅晶片的特性,对系统装置进行了优化与改进。对光源、CCD相机、步进电机、光学元器件进行了分析与选择。对测量系统的组成:光学系统、驱动及控制系统、图像采集及数据处理系统进行了详细的介绍。(3).对多种表面三维形貌重构算法进行了分析,最终在重心法的基础上加以改进和优化,使用了加权递归质心算法重构表面三维形貌。测量了三种掺杂浓度硅晶片的前后表面形貌,并进行了分析。(4).测量硅晶片光学厚度时,使用低相干扫描干涉方法测量,同时使用了SRI方法测量单点的光学厚度,两种结果做了对比,验证了本系统具有较高的精度。最后测量了掺杂硅晶片的折射率。(5).低相干扫描干涉系统在实际测量中可以被很好的应用,但是其依然有着限制测量精度的误差源,本测量系统中误差源包含系统内部、算法、环境等。对这些误差源进行了简单的分析。