激光聲表面波法測(cè)量薄膜楊氏模量的理論與系統(tǒng)研究.pdf

1、針對(duì)現(xiàn)有的激光聲表面波法薄膜楊氏模量測(cè)量技術(shù)，從理論算法和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)兩方面展開(kāi)，以期提高此技術(shù)的測(cè)量分辨率、測(cè)量效率及測(cè)量自動(dòng)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(cè)量。論文主要完成了以下工作：
　　 1、基于有限時(shí)域差分法(Finite-Difference Time-Domain，F(xiàn)DTD)，針對(duì)激光聲表面波法的理論色散曲線計(jì)算，研究了此算法中的特殊對(duì)稱(chēng)關(guān)系及計(jì)算域空間特性，設(shè)計(jì)了對(duì)稱(chēng)邊界-

2、空間變步長(zhǎng)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(jì)算模型；并特別針對(duì)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(jì)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(duì)聲表面波傳播色散特性的影響。
　　 2、設(shè)計(jì)并搭建了差分共焦光偏轉(zhuǎn)敏感聲表面波檢測(cè)系統(tǒng)。分析了其檢測(cè)原理，研究了其技術(shù)要點(diǎn)。并測(cè)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(kāi)對(duì)比測(cè)試，研究了此檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量

3、結(jié)果的可靠性。
　　 3、設(shè)計(jì)并搭建了基于PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜的壓電聲表面波檢測(cè)系統(tǒng)，以之作為對(duì)比測(cè)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(jì)了四象限壓電平頭聲表面波探測(cè)技術(shù)，消除了壓電聲表面波檢測(cè)系統(tǒng)的方向偏離誤差及色散曲線分次測(cè)量誤差，確保了此對(duì)比測(cè)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(cè)試樣品，展開(kāi)了差分共焦光偏轉(zhuǎn)敏感聲表面波檢測(cè)系統(tǒng)、基于PVDF薄膜