多探針廣域表面形貌測(cè)量方法及探針制備.pdf

1、碩士學(xué)位論文多探針廣域表面形貌測(cè)量方法及探針制備Wide—areaSurfaceTopographyMeasurementandPreparationofMulti—probe學(xué)21304055大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著半導(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(zhǎng)及更大的透鏡開口率在

2、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(duì)光刻膠薄膜的平坦度進(jìn)行測(cè)量的要求?；诠饪棠z薄膜表面形貌測(cè)量的必要性，本文提出“光學(xué)測(cè)量和機(jī)械多探針相結(jié)合”的測(cè)量方法，建立廣域光一機(jī)械多探針表面形貌測(cè)量平臺(tái)，探索該測(cè)量模型在掃描測(cè)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(cè)量，同時(shí)設(shè)計(jì)并應(yīng)用MEMS技術(shù)制作了二維分布的S

3、i基一Si3N4彈性膜獨(dú)立多探針。以下是本文的主要研究?jī)?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(cè)量光刻膠薄膜表面形貌；概述現(xiàn)有表面測(cè)量方法，并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，為提出新的測(cè)量方法打下基礎(chǔ)；對(duì)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(cè)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(cè)量的特點(diǎn)，提出廣域光一機(jī)械多探針的測(cè)量方法；闡述該測(cè)量方法的特點(diǎn)，討論其工作原理及掃描方

4、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(cè)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(cè)量實(shí)驗(yàn)和半透明樹脂薄膜材料的測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的可行性。第三，針對(duì)提出的廣域光機(jī)械多探針測(cè)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。建立了適合于光一機(jī)械多探針測(cè)量方法的自校正理論計(jì)算模型，討論本文

5、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(duì)系統(tǒng)誤差、偶然誤差進(jìn)行處理，進(jìn)行了測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)。第四，設(shè)計(jì)并制備了9x9二維陣列分布的多探針一一Si基一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(duì)探針測(cè)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SU8膠質(zhì)探針制作，制備了獨(dú)立多探針并完成了探針