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《哈尔滨工业大学》 2010年
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晶圆表面形貌的微分干涉系统设计及实验研究

陈朋  
【摘要】: 晶圆是制造集成电路的基本材料,表面粗糙度是衡量其表面质量最重要的参数。对晶圆表面质量的在线检测,成为半导体生产工艺中极其重要的一环。 本文在对表面微观形貌测试技术发展动态进行深入调研的基础上,利用光学测量方法中的微分相移干涉原理,将激光偏振干涉、显微技术、横向剪切技术和相移技术相结合,构建了一套晶圆微观表面形貌测量系统。该系统将偏振光入射到样品表面并反射,反射光经过横向剪切器和移相器,形成双光束偏振干涉,通过移相器改变双光束之间的相位延迟,得到多幅相移干涉图,由相位提取算法进行相位提取并进行表面形貌重构,实现晶圆表面形貌的测量。本文首先研究了微分相移干涉测量系统的基本原理,包括微分剪切原理、相移干涉原理和移相方法,完成了测量系统总体方案设计。其中微分剪切采用单轴双折射平行平晶(单轴平晶);移相采用偏振移相方法,由四分之一波片和检偏器构成移相器。 文中具体分析了单轴平晶的剪切特性、各个偏振元件之间的偏振关系和偏振关系调整的实验方法。根据系统方案和测量要求,设计了单轴平晶的结构参数、偏振元件之间的偏振角度,以及CCD参数、显微物镜的放大倍数和数值孔径、光源照明方式等,并在此基础上进行了实验系统搭建和调试。最后对实验采集到五幅干涉图采用滤波去噪预处理算法、线性相移误差不敏感的五步相位提取算法和复化积分的表面重构算法进行处理,得到了样品表面形貌。 研究和实验结果表明,所设计的晶圆表面形貌微分干涉系统方案正确,实验装置可行,可以工作在普通实验条件下,抗干扰能力强,重复测量精度达到纳米量级。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN305.2

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李和利;晶圆表面微观形貌检测系统的实现及控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王政平;张锡芳;张艳娥;;表面粗糙度光学测量方法研究进展[J];传感器与微系统;2007年09期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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5 张槊墨;微分干涉相衬显微镜的设计[D];湖北工业大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 张丽娜;华书晶;;一种基于去噪阈值的数字图像混合去噪算法[J];办公自动化;2008年14期
10 于海娟,李港,陈檬,张丙元,任锋;LD端泵自锁模激光器泵浦光整形系统[J];北京工业大学学报;2005年03期
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2 刘明星;孟中;孙文军;;泽尼克多项式曲面的投影显示系统[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
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4 郭厚焜;罗晖;Xi Kevin;林风涛;;光栅条纹图像方向自适应滤波方法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 何平安;胡亚文;陶慧玲;宋燕新;;激光投线仪610自动检测系统[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
6 郝斌;过晓辉;王胡顺;;高速摄像测量仪作用距离的分析计算[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
7 侯伯岩;吕哲;;基于RBF网络的滤波方法在注塑产品图像预处理中的应用[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
8 何平安;胡亚文;陶慧玲;宋燕新;;投线仪误差自动测量系统[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
9 王慧玲;林克正;;基于形态滤波的焊缝图像去噪方法[A];黑龙江省计算机学会2007年学术交流年会论文集[C];2007年
10 徐熙平;苏拾;张国玉;张宁;;基于CCD的摆动扫描镜摆幅光电测量系统研究[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 孙晶华;提高水下激光成像衬度的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王淑珍;基于白光干涉超精密表面形貌测量方法与系统研究[D];华中科技大学;2010年
3 李建威;高速光电探测器频率响应特性测试研究[D];南开大学;2010年
4 张威巍;虚拟环境中阴影的实时绘制算法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
5 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
6 刘超;激光光热驱动技术与微型光热驱动机构研究[D];浙江大学;2010年
7 牛爽;全景环带凝视成像光学系统的研究与应用[D];浙江大学;2010年
8 杨玉芬;基于模糊数学的机械零件表面结构几何特征研究[D];太原理工大学;2011年
9 黄翀;航空场景模拟器的设计与研究[D];华中科技大学;2011年
10 李中亮;大曲率弧矢聚焦双晶单色器及多层膜单色器相关技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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 王悦竹;80口径观鸟镜ED光学系统设计[D];长春理工大学;2010年
3 高上;液晶电视侧导光LED背光源设计与驱动控制技术[D];中国海洋大学;2010年
4 赵磊;聚合物光激发放电及其测量系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 刘伟;针状晶体图像目标识别方法[D];浙江大学;2010年
6 李潘;基于激光视觉的微观形貌检测技术的研究[D];武汉科技大学;2010年
7 彭祖杰;数字全息三维面形检测研究[D];昆明理工大学;2008年
8 李戊军;有机聚合物电光调制器优化设计[D];电子科技大学;2010年
9 李遥;子波面扫描法长焦距透镜波面检测系统研究[D];浙江大学;2011年
10 禹果;基于全景相机的视频图像分析[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 张楠;陶正苏;郭瑞鹏;;一种基于光散射原理在线测量晶圆表面质量的方法[J];传感器与微系统;2009年07期
2 陈峻堂;;微分干涉相衬显微术[J];光学仪器;1984年01期
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7 关新平,赵立兴,唐英干;图像去噪混合滤波方法[J];中国图象图形学报;2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1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
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张楠;激光在线检测晶圆表面质量的研究[D];上海交通大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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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
2 赵焕东;相位测量轮廓术的理论研究及应用[D];浙江大学;2001年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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8 蔡绮芝 DigiTimes;IBM将在我国建晶圆厂?[N];电子资讯时报;2007年
9 记者 刘永;英特尔:设备厂高估18英寸晶圆厂建设成本[N];电子资讯时报;2008年
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1 綦群芬;基于新一代GPS的表面形貌规范与认证信息系统的研究与实现[D];华中科技大学;2011年
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4 赵阳培;射流电铸快速成型纳米晶铜工艺基础研究[D];南京航空航天大学;2005年
5 李永健;空蚀发生过程中表面形貌作用机理研究[D];清华大学;2009年
6 宫建红;含硼金刚石单晶的微观结构、性能与合成机理的研究[D];山东大学;2006年
7 张浴晖;射频磁控溅射法制备FC/ZnO有机—无机杂化材料及其结构与性能研究[D];东华大学;2008年
8 刘莹;准分子激光加工表面微观形貌表征及其特征研究[D];武汉理工大学;2002年
9 王昕;番茄常温可食涂膜保鲜的理论与方法[D];吉林大学;2004年
10 苗收谋;强流脉冲离子束辐照材料表面烧蚀作用研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈朋;晶圆表面形貌的微分干涉系统设计及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 刘雪梅;基于船舶绿色防污的贝壳表面形貌研究[D];武汉理工大学;2010年
3 商钰;腐蚀环境对钢结构表面锈蚀特征影响的研究[D];西安建筑科技大学;2011年
4 王小辉;强流脉冲电子束诱发金属表面形貌及其变化规律的研究[D];沈阳理工大学;2011年
5 杨伟;连杆衬套表面形貌对过盈配合的影响研究[D];中北大学;2012年
6 彭培;表面形貌区域法分析评定算法及软件系统研究[D];华中科技大学;2011年
7 孟祥飞;光接枝表面形貌与接枝链分布的研究[D];北京化工大学;2003年
8 高论;提高SPM检测表面形貌精度的研究[D];吉林大学;2004年
9 张晶;纳米材料表面形貌和粒径的原子力显微镜研究[D];吉林大学;2006年
10 张娜;高速数控铣削表面形貌的仿真与研究[D];兰州理工大学;2011年
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