半導體微臺面列陣的測量裝置和方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提出一種半導體微臺面列陣的測量裝置和方法，該方法基于寬譜熱光源照明干涉儀的光學測量裝置與方法，結合光學相干層析技術與衍射度量技術的特點，可無損、快速的測量微臺面列陣的表面形貌并準確提取微臺面列陣的周期、橫向尺寸與深度等幾何信息，滿足微臺面列陣的測量要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及具有周期結構且特征尺寸為微米的半導體微臺面列陣的測量裝置和 方法，本專利技術的測量裝置實現了微臺面列陣的無損、快速成像與三維尺寸的準確測量。
技術介紹
半導體微臺面列陣成形是紅外焦平面探測器芯片制作的關鍵技術，列陣中的一個 單元對應于最終焦平面探測器的一個像元。焦平面探測器成像質量的提升要求像元數量的 增加與尺寸減小，目前30萬像素焦平面芯片微臺面尺寸已小于10_5cm2，微臺面間距與深度 通常在微米量級。微臺面列陣的制作質量評估，常用的方法是采用刀具解理芯片材料，將含 有微臺面列陣區域且橫截面為平整解理面的樣品置于掃描電鏡中觀察與精確測量。由于微 臺面間距只有數微米，采用探針測量的臺階儀以及原子力顯微鏡等儀器難以測量微臺面的 深度信息。此外，上述測量方法會對樣品造成損傷、破壞，被測芯片材料無法再進行后續制 造工藝。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種半導體微臺面測量裝置和方法，實現對微臺 面列陣橫向與縱向的無損、快速光學成像并準確提取微臺面尺寸、深度、臺面間距與深度等 信息，從而提高微臺面列陣的測量效率與精度。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案一種半導體微臺面列陣的測量方法，包括如下步驟(1)采用第一裝置測量半導體微臺面列陣樣品的臺面與深度尺寸；所述第一裝置，包括第一熱光源，該第一熱光源發出紅外光；第一分束器，將所述紅外光分成第一光束和第二光束，第一光束通過第一顯微物鏡照射到樣品上，所述樣品固定于第一平移臺上，第一光束 在樣品上的反射光通過第一顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機的光 敏面上；第二光束通過第二顯微物鏡照射到第一反射鏡上，第一反射鏡固定于第二平移臺上， 第二光束在第一反射鏡上的反射光通過第二顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦 到紅外相機的光敏面上；數據采集卡，采集所述紅外相機的電信號并存儲在計算機上；計算機，連接于所述第一平移臺和第二平移臺，并控制第一平移臺沿垂直于第一光束 的方向移動，實現對樣品的橫向掃描，以及控制第二平移臺沿平行于第二光束的方向移動 以及沿該方向的振動，實現對樣品的縱向掃描與第一反射鏡的振動；(2)采用第二裝置測量半導體微臺面列陣樣品的反射率，使用步驟(I)中測得的臺面 與深度尺寸作為初值去擬合該反射率曲線，得到準確的微臺面列陣樣品的臺面寬度與深度值；所述第二裝置，包括第二熱光源，該第二熱光源發出紅外光；第二分束器，將所述紅外光分成第三光束和第四光束，所述第三光束照射到第二反射鏡上，所述第四光束照射到第三反射鏡上，第三反射鏡固定于第三平移臺上，第三光束在第二反射鏡上的反射光束透過第二分束器，第四光束在第三反射鏡上的反射光束在第一分束器上發生反射，兩束反射光束通過偏振片與第三分束器后照射在樣品上，樣品固定于第四平移臺上，樣品的反射光照射到第三分束器后發生反射，反射光被單元探測器收集，探測到的電信號通過前置放大器放大后再經過數據采集卡存儲在計算機上并作反射率光譜提取與處理；計算機，連接于所述第三平移臺和第四平移臺，并控制第三平移臺沿垂直于第三光束的方向移動，以及控制第四平移臺沿平行于第四光束的方向移動，實現樣品上入射光波長的掃描。作為本專利技術的進一步改進，所述第一熱光源和第二熱光源為鹵鎢燈。作為本專利技術的進一步改進，所述第一熱光源和第二熱光源的色溫為200(Γ6000Κ。作為本專利技術的進一步改進，所述第二平移臺實現O. 01 10 cm/s的勻速運動與 l(TlkHz的振動。作為本專利技術的進一步改進，所述紅外相機的探測范圍為O. 8 2.5μ m，幀頻 1(Γ 00Ηζ，所述單元探測器的探測范圍為2 12 μ m。本專利技術還公開了一種半導體微臺面列陣的測量裝置，包括第一熱光源，該第一熱光源發出紅外光；第一分束器，將所述紅外光分成第一光束和第二光束，第一光束通過第一顯微物鏡照射到樣品上，所述樣品固定于第一平移臺上，第一光束在樣品上的反射光通過第一顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機的光敏面上；第二光束通過第二顯微物鏡照射到第一反射鏡上，第一反射鏡固定于第二平移臺上， 第二光束在第一反射鏡上的反射光通過第二顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機的光敏面上；數據采集卡，采集所述紅外相機的電信號并存儲在計算機上；計算機，連接于所述第一平移臺和第二平移臺，并控制第一平移臺沿垂直于第一光束的方向移動，實現對樣品的橫向掃描，以及控制第二平移臺沿平行于第二光束的方向移動以及沿該方向的振動，實現對樣品的縱向掃描與第一反射鏡的振動。本專利技術還公開了一種半導體微臺面列陣的測量裝置，包括第二熱光源，該第二熱光源發出紅外光；第二分束器，將所述紅外光分成第三光束和第四光束，所述第三光束照射到第 二反射鏡上，所述第四光束照射到第三反射鏡上，第三反射鏡固定于第三平移臺上，第三光束在第二反射鏡上的反射光束透過第二分束器，第四光束在第三反射鏡上的反射光束在第一分束器上發生反射，兩束反射光束通過偏振片與第三分束器后照射在樣品上，樣品固定于第四平移臺上，樣品的反射光照射到第三分束器后發生反射，反射光被單元探測器收集，探測到的電信號通過前置放大器放大后再經過數據采集卡 存儲在計算機上并作反射率光譜提取與處理；計算機，連接于所述第三平移臺和第四平移臺，并控制第三平移臺沿垂直于第三光束 的方向移動，以及控制第四平移臺沿平行于第四光束的方向移動，實現樣品上入射光波長 的掃描。與現有技術相比，本專利技術的優點在于1、由熱光源、分束器、反射鏡、探測器與計算機控制的平移臺組成的光學干涉裝置，可 以實現對被測樣品的光學相干成像。通過更換反射鏡、分束器、探測器等局部配置，還可以 測量樣品反射率隨波長變化的情況。2、對樣品的光學相干成像可獲取樣品直觀、局部的形貌信息，由光源限制的縱向 分辨率與光源、物鏡限制的橫向分辨率在微米量級，可確定半導體微臺面列陣準確的橫向 尺寸。3、測量樣品反射率隨波長變化的情況可分析樣品的周期信息，采用矢量衍射理 論對測量結果進行擬合可以獲得更準確的幾何與光學參數，成像系統與數值計算限制的幾 何參數分辨率小于百納米，擬合計算的初值采用光學相干成像提取的樣品信息可以使分析 過程更加快速、準確。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1所示為本專利技術具體實施例中第一裝置的結構示意圖；圖2所示為本專利技術具體實施例中第二裝置的結構示意圖。具體實施方式針對目前半導體微臺面列陣質量評估中遇到的問題，本專利技術提出一種基于寬譜熱 光源照明Michelson干涉儀的光學測量裝置與方法，結合光學相干層析技術與衍射度量技 術的特點，可無損、快速的測量微臺面列陣的表面形貌并準確提取微臺面列陣的周期、橫向 尺寸與深度等幾何信息，滿足微臺面列陣的測量要求。下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行詳細的描 述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術 中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體微臺面列陣的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）采用第一裝置測量半導體微臺面列陣樣品的臺面與深度尺寸；所述第一裝置，包括：第一熱光源，該第一熱光源發出紅外光；第一分束器，將所述紅外光分成第一光束和第二光束，第一光束通過第一顯微物鏡照射到樣品上，所述樣品固定于第一平移臺上，第一光束在樣品上的反射光通過第一顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機的光敏面上；第二光束通過第二顯微物鏡照射到第一反射鏡上，第一反射鏡固定于第二平移臺上，第二光束在第一反射鏡上的反射光通過第二顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機的光敏面上；數據采集卡，采集所述紅外相機的電信號并存儲在計算機上；計算機，連接于所述第一平移臺和第二平移臺，并控制第一平移臺沿垂直于第一光束的方向移動，實現對樣品的橫向掃描，以及控制第二平移臺沿平行于第二光束的方向移動以及沿該方向的振動，實現對樣品的縱向掃描與第一反射鏡的振動；（2）采用第二裝置測量半導體微臺面列陣樣品的反射率，使用步驟（1）中測得的臺面與深度尺寸作為初值去擬合該反射率曲線，得到準確的微臺面列陣樣品的臺面寬度與深度值；所述第二裝置，包括：第二熱光源，該第二熱光源發出紅外光；第二分束器，將所述紅外光分成第三光束和第四光束，所述第三光束照射到第二反射鏡上，所述第四光束照射到第三反射鏡上，第三反射鏡固定于第三平移臺上，第三光束在第二反射鏡上的反射光束透過第二分束器，第四光束在第三反射鏡上的反射光束在第一分束器上發生反射，兩束反射光束通過偏振片與第三分束器后照射在樣品上，樣品固定于第四平移臺上，樣品的反射光照射到第三分束器后發生反射，反射光被單元探測器收集，探測到的電信號通過前置放大器放大后再經過數據采集卡存儲在計算機上并作反射率光譜提取與處理；計算機，連接于所述第三平移臺和第四平移臺，并控制第三平移臺沿垂直于第三光束的方向移動，以及控制第四平移臺沿平行于第四光束的方向移動，實現樣品上入射光波長的掃描。...

【技術特征摘要】
1.一種半導體微臺面列陣的測量方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)采用第一裝置測量半導體微臺面列陣樣品的臺面與深度尺寸； 所述第一裝置，包括 第一熱光源，該第一熱光源發出紅外光； 第一分束器，將所述紅外光分成第一光束和第二光束， 第一光束通過第一顯微物鏡照射到樣品上，所述樣品固定于第一平移臺上，第一光束在樣品上的反射光通過第一顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機的光敏面上； 第二光束通過第二顯微物鏡照射到第一反射鏡上，第一反射鏡固定于第二平移臺上，第二光束在第一反射鏡上的反射光通過第二顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機的光敏面上； 數據采集卡，采集所述紅外相機的電信號并存儲在計算機上； 計算機，連接于所述第一平移臺和第二平移臺，并控制第一平移臺沿垂直于第一光束的方向移動，實現對樣品的橫向掃描，以及控制第二平移臺沿平行于第二光束的方向移動以及沿該方向的振動，實現對樣品的縱向掃描與第一反射鏡的振動； (2)采用第二裝置測量半導體微臺面列陣樣品的反射率，使用步驟(I)中測得的臺面與深度尺寸作為初值去擬合該反射率曲線，得到準確的微臺面列陣樣品的臺面寬度與深度值； 所述第二裝置，包括 第二熱光源，該第二熱光源發出紅外光； 第二分束器，將所述紅外光分成第三光束和第四光束， 所述第三光束照射到第二反射鏡上，所述第四光束照射到第三反射鏡上，第三反射鏡固定于第三平移臺上，第三光束在第二反射鏡上的反射光束透過第二分束器，第四光束在第三反射鏡上的反射光束在第一分束器上發生反射，兩束反射光束通過偏振片與第三分束器后照射在樣品上，樣品固定于第四平移臺上，樣品的反射光照射到第三分束器后發生反射，反射光被單元探測器收集，探測到的電信號通過前置放大器放大后再經過數據采集卡存儲在計算機上并作反射率光譜提取與處理； 計算機，連接于所述第三平移臺和第四平移臺，并控制第三平移臺沿垂直于第三光束的方向移動，以及控制第四平移臺沿平行于第四光束的方向移動，實現樣品上入射光波長的掃描。2.根據權利要求1所述的半導體微臺面列陣的測量方法，其特征在于，所述第一熱光源和第二熱光源為鹵鎢燈。3.根據權利要求1所述的半導體微臺面列...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊敏，趙迎春，董旭，時文華，張寶順，
申請(專利權)人：中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，
類型：發明
國別省市：