激光聲表面波法測量薄膜楊氏模量的理論與系統(tǒng)研究.pdf

1、針對現(xiàn)有的激光聲表面波法薄膜楊氏模量測量技術(shù)，從理論算法和實驗檢測技術(shù)兩方面展開，以期提高此技術(shù)的測量分辨率、測量效率及測量自動化，使之更適合薄膜尤其是超大規(guī)模集成電路中Low-k介質(zhì)薄膜的楊氏模量測量。論文主要完成了以下工作：
　　 1、基于有限時域差分法(Finite-Difference Time-Domain，F(xiàn)DTD)，針對激光聲表面波法的理論色散曲線計算，研究了此算法中的特殊對稱關(guān)系及計算域空間特性，設(shè)計了對稱邊界-

2、空間變步長算法。在此基礎(chǔ)上建立了各向同性薄膜/襯底結(jié)構(gòu)的計算模型；并特別針對摻入周期性納米孔的Low-k介質(zhì)薄膜，建立了多孔Low-k介質(zhì)薄膜/襯底結(jié)構(gòu)的計算模型。研究了薄膜的孔隙率、楊氏模量、密度、厚度等機(jī)械特性參數(shù)對聲表面波傳播色散特性的影響。
　　 2、設(shè)計并搭建了差分共焦光偏轉(zhuǎn)敏感聲表面波檢測系統(tǒng)。分析了其檢測原理，研究了其技術(shù)要點。并測試了此系統(tǒng)的可重復(fù)性。在此基礎(chǔ)上，與商用納米壓痕儀展開對比測試，研究了此檢測系統(tǒng)測量

3、結(jié)果的可靠性。
　　 3、設(shè)計并搭建了基于PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜的壓電聲表面波檢測系統(tǒng)，以之作為對比測試系統(tǒng)。在理論研究了線源激發(fā)的平頭聲表面波波陣面特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計了四象限壓電平頭聲表面波探測技術(shù)，消除了壓電聲表面波檢測系統(tǒng)的方向偏離誤差及色散曲線分次測量誤差，確保了此對比測試系統(tǒng)的可靠性及先進(jìn)性。
　　 4、以硬質(zhì)薄膜、多孔Low-k介質(zhì)薄膜為測試樣品，展開了差分共焦光偏轉(zhuǎn)敏感聲表面波檢測系統(tǒng)、基于PVDF薄膜