【摘 要】
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随着半导体工业的发展以及超精密加工技术的日益成熟,半导体器件越来越多样化。其中,硅晶片的应用十分广泛,而表面形貌作为其质量的重要参数之一,检测要求也日趋严格。本文针对硅晶片及其相关的半导体器件的检测需求,提出了基于扫描干涉的红外大视场表面形貌测量方法,在单次测量中可快速获得待测物体大范围的表面形貌特征,为工业生产检测提供更有效精确的手段。本文的主要研究内容如下:（1）对比不同三维形貌重构算法的特点
【基金项目】
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现代测试技术与精密工程创新引智基地（项目编号:PA2018GKQT0040）； 基于光学频率梳的超远距离自由空间高精度时频基准传输（项目编号:JZ2020ZDYF0270）；
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随着半导体工业的发展以及超精密加工技术的日益成熟,半导体器件越来越多样化。其中,硅晶片的应用十分广泛,而表面形貌作为其质量的重要参数之一,检测要求也日趋严格。本文针对硅晶片及其相关的半导体器件的检测需求,提出了基于扫描干涉的红外大视场表面形貌测量方法,在单次测量中可快速获得待测物体大范围的表面形貌特征,为工业生产检测提供更有效精确的手段。本文的主要研究内容如下:（1）对比不同三维形貌重构算法的特点,根据不同测量对象选取合适的重构算法。同时在三维重构算法中引入超分辨率重构算法,从而解决了扩大视场带来的测量横向分辨率下降的问题,提高了测量的横向精度。（2）基于迈克尔逊扫描干涉原理,设计并搭建了红外大视场表面形貌测量系统。选用量块作为测量对象,对测量系统中的红外相机像素大小完成标定。系统的测量视场可达直径2英寸,三维重构区域为28.3mm×28.3mm。（3）完成不同目标表面形貌的测量与重构:首先以平面镜作为测量对象,将测量结果与标准参数进行对比,得到测量系统的单点重复性小于30nm;其次是对不同厚度的硅晶片进行测量,得到硅晶片的自身应力形变与厚度的关系,并通过实验分析了夹持器件对硅晶片测量结果的影响;最后对硅晶片在生物医学领域的应用——硅基模板芯片进行测量,重构其表面和内部的结构轮廓。
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