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膜厚輪廓儀的多層膜結(jié)構(gòu)全譜段解析技術(shù)

更新時間:2025-10-10  |  點擊率:100
  膜厚輪廓儀的多層膜結(jié)構(gòu)全譜段解析技術(shù),是當前半導(dǎo)體、顯示及光學(xué)器件制造領(lǐng)域的關(guān)鍵突破。該技術(shù)通過單次曝光光譜分辨干涉測量法,實現(xiàn)了多層膜厚度與三維表面輪廓的同步實時測量,解決了傳統(tǒng)橢偏儀逐點測量效率低、白光干涉法難以分離多層反射信號的難題。
  其核心原理在于將像素化偏振相機(PPC)與成像光譜儀耦合,構(gòu)建了可單次獲取寬光譜范圍內(nèi)四組相移干涉圖的光學(xué)系統(tǒng)。光源采用400-800nm的鎢鹵素?zé)?,通過柯勒照明實現(xiàn)均勻照度,線性偏振器與消色差四分之一波片組合調(diào)控光束偏振狀態(tài),使樣本和參考鏡反射的正交圓偏振光在PPC的微偏振器陣列上形成相移干涉圖案。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié),通過特定公式從四個相移子圖中提取光譜相位,分離線性與非線性分量,其中非線性相位反映薄膜厚度變化,線性相位對應(yīng)表面高度。結(jié)合裸硅片校準的絕對反射率數(shù)據(jù),構(gòu)建目標函數(shù)優(yōu)化各層厚度,并通過擬合總相位確定表面輪廓。
  以五層薄膜(Si?N?-SiO?-SiON-SiO?-Si?N?)為例,該技術(shù)10次測量標準差小于1.6nm,最大偏差14nm,與橢偏儀結(jié)果高度吻合;表面臺階高度重構(gòu)與探針式臺階儀對比,最大偏差小于12nm。其基于線掃描的橫向拼接技術(shù),可實現(xiàn)大面積三維厚度輪廓測量,且配備500W像素高分辨率攝像機與亞埃級分辨率傳感器,確保無接觸損傷精準測量。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)線在線檢測,為材料質(zhì)量保證和生產(chǎn)效率提升提供了強有力的技術(shù)支持。
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