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《清华大学》 2004年
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用于掩模板表面形貌测量的外差干涉显微系统的研究

柳忠尧  
【摘要】:论文根据国际和国内微电子工业的发展需要,对基于外差干涉原理的掩模板表面形貌测量方法进行了研究,提出了共光路外差干涉共焦显微测量系统和偏振外差干涉共焦显微测量系统,分别实现对掩模板两个关键参数——台阶高度和线宽的测量。论文对两种测量系统进行详细的理论分析、实验研究和误差分析。 针对掩模板台阶高度测量,提出了共光路外差干涉共焦显微测量系统(CHICM)。该系统保持了双频外差干涉共焦显微镜(DICM)的全部优点:用外差干涉和相位细分技术实现精测,使得轴向测量分辨率达到0.1nm;利用共焦光强粗测台阶高度,从而确定干涉级次,扩大了外差干涉的测量范围,满足了大范围、高精度的测量要求。同时,由于系统采用双折射透镜实现了共光路设计,使得本系统对振动和温漂有很好的抑制作用。论文对外差干涉原理和双向差动鉴相技术进行了详细研究;系统使用锁相放大技术进行共焦光强测量,论文分析了光强幅值与离焦量间的关系。 针对掩模板线宽测量,提出了偏振外差干涉共焦显微测量系统(PHICM),用于对掩模板台阶边缘进行准确的定位瞄准,从而实现对线宽的测量。该系统利用共焦技术进行准确的焦点定位,以获得最佳的测量光斑,同时利用在台阶边缘反射的正交线偏振光的相位变化不同的特性进行边缘定位瞄准。这一相位变化利用外差干涉技术测量,通过相位细分实现高精度的边缘定位。系统完全符合共光路原则,有很强的抗干扰能力。此外,利用耦合波理论对线偏振光在台阶边缘的反射作用进行了仿真计算,获得了与实际测量一致的结果。 实验结果表明,应用于掩膜板台阶高度测量的CHICM系统在普通实验室条件下,三个小时之内相位漂移小于8°(温度变化1℃),证明该系统稳定性优于DICM系统(在相同实验环境中,DICM系统一小时的相位漂移为15°);应用于掩膜板线宽测量的系统(PHICM)的边缘定位不确定度为15nm,线宽测量不确定度为21nm,线宽测量结果与国际比对(原子力显微镜等)相符合。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH744.3

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵晨光;同步移相干涉共焦显微成像技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 沈金华;激光共聚焦信号处理及控制技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 徐红;接触式台阶高度测量数据分析及处理系统研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 岳兆阳;对称共路外差干涉磁头飞行高度测量系统的研究[D];清华大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 唐宇;王洪;唐孟培;;新型激光诱导荧光光纤检测系统的研制[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年
10 卢明臻;高思田;杜华;崔建军;;大范围纳米结构测量系统原子力测头的研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
2 孙鸣捷;微型投影显示系统中混合光源照明技术和激光散斑消除技术的研究[D];浙江大学;2010年
3 李建华;基于三角原理的森林测高器研制与应用[D];山东农业大学;2011年
4 郑建洲;高功率激光靶面均匀辐照技术的研究[D];大连理工大学;2011年
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7 康岩辉;阿伏伽德罗常数测量中硅球直径测量的若干关键问题研究[D];天津大学;2009年
8 周法权;AFM横向测量中串扰效应的分析与消除方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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10 李刚;苛刻条件下润滑脂成膜机理及润滑特性研究[D];清华大学;2010年
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1 黄长辉;金属材料断口三维形貌检测与表征分析[D];南昌航空大学;2010年
2 艾广燚;基于DSP的航空相机地面景物模拟系统的研究[D];长春理工大学;2010年
3 张萍;激光合成波长干涉技术的信号处理方法研究[D];浙江理工大学;2010年
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9 赵瑞冬;电子散斑相移测量物体三维形貌[D];山东师范大学;2011年
10 于亚楠;Y型多针孔干涉仪及其在绝对位置坐标测量中的应用研究[D];山东师范大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 刘泽乾;陶忠祥;于前洋;;二元光学在光学观测轰炸瞄准中的应用研究[J];光学技术;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 惠梅;表面微观形貌测量中相移干涉术的算法与实验研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 肖虹;激光干涉式大量程表面轮廓仪的研制[D];华中科技大学;2004年
2 张蕊;磁头飞行姿态测量系统的研究[D];清华大学;2004年
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6 陈国波;基于散焦显微图像的三维重构方法研究[D];浙江工业大学;2007年
【二级引证文献】
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1 李佃蒙;基于纯相位液晶空间光调制器的共焦扫描方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高万荣,聂守平,刘明,陶纯堪,卞松龄;影响共焦荧光扫描显微镜分辨率的因素[J];光电子·激光;1998年06期
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【相似文献】
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4 冯万力;沙定国;李勤;林家明;王初;;基于阵列光镊系统对生物颗粒操纵的理论分析[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
5 李勤;周妍煌;李婧方;胡晓明;;阵列光镊技术在细胞分选中的应用[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年
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9 苏俊宏;石一磊;杨利红;徐均琪;;基于相位偏移干涉术的薄膜厚度测量方法[A];第十七届十三省(市)光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵晨光;同步移相干涉共焦显微成像技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 赵素文;单频干涉精密距离测量关键技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2012年
3 王莉;部分相干光的传输特性和光谱变化研究[D];西南交通大学;2007年
4 王军;短相干光干涉在晶体特性参数和微观表面形貌测量中的应用研究[D];南京理工大学;2010年
5 王二伟;纳米分辨率定位检测方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
6 李琳;基于光栅衍射光干涉的位移测量技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
7 黄金堂;基于激光干涉技术的微纳结构制造研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 麻硕;基于高双折射光子晶体光纤模间干涉的光学电压互感器研究[D];燕山大学;2011年
9 李振华;实现涡旋光束及光强图样调制的多孔干涉仪设计研究[D];山东师范大学;2014年
10 翁继东;超快脉冲激光干涉技术及其在冲击动力学过程诊断中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 连凡凡;微纳双重结构特征参数检测方法研究[D];长春理工大学;2014年
2 陈子阳;随机电磁光束的传输特性[D];华侨大学;2008年
3 张涛;物体微小振动光学干涉测量方法的研究[D];北京交通大学;2010年
4 朱泉水;剪切散斑干涉检包覆粘接缺陷可视化研究[D];南昌航空大学;2012年
5 肖新元;全反射倏逝波干涉场光学力研究[D];南昌航空大学;2011年
6 周琳;光纤Bragg光栅瞬态应变信号检测技术研究[D];南京理工大学;2009年
7 邵明珍;基于钠光干涉的透明体表面形貌测量系统的研究[D];山东大学;2011年
8 郝晶晶;波长移相干涉测量技术研究[D];南京理工大学;2007年
9 陈刘;光纤散斑干涉技术及在光学图像加密中的应用[D];苏州大学;2007年
10 蔡珂;移相干涉系统图像预处理及相位调制算法研究[D];南京理工大学;2008年
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