紫外光學(xué)線寬掃描測(cè)量裝置的成像系統(tǒng)研究.pdf

1、現(xiàn)在隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，芯片和MEMS器件的尺寸已經(jīng)從微米向100納米甚至10納米量級(jí)邁進(jìn)。相應(yīng)的，對(duì)這些芯片和器件的檢測(cè)范圍也進(jìn)入到納米量級(jí)。在計(jì)量領(lǐng)域中，對(duì)納米量級(jí)幾何結(jié)構(gòu)的高分辨率測(cè)量屬于關(guān)鍵尺寸檢測(cè)(CD Measurement)，檢測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確與否對(duì)芯片晶體管以及微納器件的性能及合格率起著關(guān)重要的作用。目前，在半導(dǎo)體及芯片制造中，光學(xué)顯微成像方法由于高速和較高分辨率，常用于芯片尺寸的測(cè)量。而當(dāng)制造工藝進(jìn)入到納米量級(jí)范圍，

2、通常的光學(xué)顯微鏡由于存在光學(xué)衍射極限，分辨率受到限制。
　　為提高對(duì)芯片和微納器件線寬的測(cè)量能力，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院正在研究一套計(jì)量型紫外光學(xué)微納幾何結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置，該裝置使用紫外光學(xué)檢測(cè)設(shè)備減小對(duì)象的衍射尺寸，提高檢測(cè)分辨率;使用激光干涉儀對(duì)被測(cè)線寬進(jìn)行溯源。本論文依托該裝置，研究一種計(jì)量型紫外光學(xué)顯微鏡的線寬測(cè)量方法，通過(guò)高分辨率紫外CCD自動(dòng)聚焦，紫外光電倍增管對(duì)線寬衍射光強(qiáng)的測(cè)量，得到可溯源的納米線寬值。
　　文章

3、中介紹了計(jì)量型紫外光學(xué)微納測(cè)量的系統(tǒng)構(gòu)架，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)OLYMPUS光學(xué)顯微鏡的改造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)紫外光路的分光以及光路的微調(diào)。介紹了線寬測(cè)量方法，最后通過(guò)介紹數(shù)字圖像自動(dòng)聚焦算法，利用小波分解的方法實(shí)現(xiàn)CCD自動(dòng)對(duì)焦。主要工作有以下幾個(gè)方面:
　　第一章介紹課題研究的背景和意義，主要介紹了微納線寬測(cè)量的重要意義、納米計(jì)量的相關(guān)方法、計(jì)量型紫外光學(xué)顯微鏡的優(yōu)勢(shì)以及目前國(guó)內(nèi)外計(jì)量型紫外光學(xué)顯微鏡的研究現(xiàn)狀。
　　第二章說(shuō)明了本

4、課題研究的國(guó)內(nèi)首個(gè)計(jì)量型紫外光學(xué)顯微鏡的系統(tǒng)原理，詳細(xì)的說(shuō)明了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及預(yù)期分辨率;微納線寬的測(cè)量過(guò)程，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。
　　第三章分析了線寬掃描成像的系統(tǒng)組成和掃描原理。本章研究了四個(gè)方面內(nèi)容:物平面與共軛像平面的分辨率計(jì)算關(guān)系;分光光路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和小孔三維調(diào)整裝置的安裝;紫外光源光強(qiáng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)以及光電倍增光(PMT)選型分析;線寬掃描原理及相關(guān)實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了自動(dòng)聚焦的硬件組成。
　　第四章分析了光學(xué)成