晶圓表面形貌的微分干涉系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究.pdf

1、晶圓是制造集成電路的基本材料，表面粗糙度是衡量其表面質(zhì)量最重要的參數(shù)。對晶圓表面質(zhì)量的在線檢測，成為半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝中極其重要的一環(huán)。
　　本文在對表面微觀形貌測試技術(shù)發(fā)展動態(tài)進(jìn)行深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，利用光學(xué)測量方法中的微分相移干涉原理，將激光偏振干涉、顯微技術(shù)、橫向剪切技術(shù)和相移技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了一套晶圓微觀表面形貌測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)將偏振光入射到樣品表面并反射，反射光經(jīng)過橫向剪切器和移相器，形成雙光束偏振干涉，通過移相器改變雙光束之

2、間的相位延遲，得到多幅相移干涉圖，由相位提取算法進(jìn)行相位提取并進(jìn)行表面形貌重構(gòu)，實現(xiàn)晶圓表面形貌的測量。
　　本文首先研究了微分相移干涉測量系統(tǒng)的基本原理，包括微分剪切原理、相移干涉原理和移相方法，完成了測量系統(tǒng)總體方案設(shè)計。其中微分剪切采用單軸雙折射平行平晶（單軸平晶）；移相采用偏振移相方法，由四分之一波片和檢偏器構(gòu)成移相器。
　　文中具體分析了單軸平晶的剪切特性、各個偏振元件之間的偏振關(guān)系和偏振關(guān)系調(diào)整的實驗方法。根據(jù)系

3、統(tǒng)方案和測量要求，設(shè)計了單軸平晶的結(jié)構(gòu)參數(shù)、偏振元件之間的偏振角度，以及CCD參數(shù)、顯微物鏡的放大倍數(shù)和數(shù)值孔徑、光源照明方式等，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實驗系統(tǒng)搭建和調(diào)試。
　　最后對實驗采集到五幅干涉圖采用濾波去噪預(yù)處理算法、線性相移誤差不敏感的五步相位提取算法和復(fù)化積分的表面重構(gòu)算法進(jìn)行處理，得到了樣品表面形貌。
　　研究和實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的晶圓表面形貌微分干涉系統(tǒng)方案正確，實驗裝置可行，可以工作在普通實驗條件下，抗干擾