多探針廣域表面形貌測量方法及探針制備.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及更大的透鏡開口率在

2、實現(xiàn)微細(xì)加工中得到應(yīng)用，致使曝光焦點深度變淺，因而曝光時，光刻膠表面納米程度的起伏都可能會影響曝光精度，所以就提出了對光刻膠薄膜的平坦度進(jìn)行測量的要求。基于光刻膠薄膜表面形貌測量的必要性，本文提出“光學(xué)測量和機(jī)械多探針相結(jié)合”的測量方法，建立廣域光一機(jī)械多探針表面形貌測量平臺，探索該測量模型在掃描測量中的誤差分離理論，應(yīng)用方程組的最小二乘解實現(xiàn)表面形貌重構(gòu)，以實現(xiàn)光刻膠表面高精度、高速地測量，同時設(shè)計并應(yīng)用MEMS技術(shù)制作了二維分布的S

3、i基一Si3N4彈性膜獨立多探針。以下是本文的主要研究內(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，提出測量光刻膠薄膜表面形貌；概述現(xiàn)有表面測量方法，并比較它們的優(yōu)缺點，為提出新的測量方法打下基礎(chǔ)；對掃描探針、多探針的發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行了介紹。這些內(nèi)容為本文測量方法的提出及多探針的設(shè)計制備奠定了基礎(chǔ)知識。第二，受接觸式AFM工作原理的啟發(fā)，結(jié)合光學(xué)測量的特點，提出廣域光一機(jī)械多探針的測量方法；闡述該測量方法的特點，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)計廣域光機(jī)械多探針測量系統(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)槽的高度測量實驗和半透明樹脂薄膜材料的測量實驗驗證該方法的可行性。第三，針對提出的廣域光機(jī)械多探針測量方法，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)械多探針測量方法的自校正理論計算模型，討論本文

5、中適用的誤差分離理論所需要的實驗基礎(chǔ)構(gòu)造，針對系統(tǒng)誤差、偶然誤差進(jìn)行處理，進(jìn)行了測量不確定度評價。第四，設(shè)計并制備了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探針測量范圍的影響規(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，制備了獨立多探針并完成了探針