MEMS器件深槽側(cè)壁形貌測(cè)試方法研究.pdf

1、干涉顯微鏡法是一種獲取表面形貌特征的光學(xué)測(cè)量技術(shù)，在半導(dǎo)體器件、光學(xué)加工、MEMS技術(shù)和微納米材料分析領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著微機(jī)電系統(tǒng)MEMS的發(fā)展，干涉顯微技術(shù)在MEMS工藝中可以作為非接觸、高精度的在線無(wú)損檢測(cè)手段，特別是在MEMS高深寬比微細(xì)結(jié)構(gòu)加工工藝檢測(cè)方面具有顯著的發(fā)展?jié)摿ΑＭǔEMS高深寬比微細(xì)結(jié)構(gòu)大約是寬度為1～10μm，高度為10～500μm的微結(jié)構(gòu)，深寬比一般在10:1到100:1之間。對(duì)于現(xiàn)有測(cè)量?jī)x器而言，只能在破環(huán)

2、高深寬比MEMS器件結(jié)構(gòu)的條件下進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線無(wú)損檢測(cè)。因此，研究開(kāi)發(fā)一種針對(duì)MEMS器件深槽側(cè)壁形貌的無(wú)損測(cè)試方法具有迫切的現(xiàn)實(shí)需求和重要的科學(xué)意義。 本文圍繞MEMS器件深槽側(cè)壁形貌的無(wú)損測(cè)試技術(shù)這一主題，利用MEMS器件半導(dǎo)體材料(Si、GaAs)在紅外光波段的透明特性，提出了一種基于紅外白光干涉技術(shù)的MEMS器件溝槽側(cè)壁表面輪廓的測(cè)試方法，并搭建紅外白光干涉測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)，同時(shí)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。按照工作開(kāi)

3、展的順序，本文的研究?jī)?nèi)容可歸納為以下幾個(gè)方面： (1)對(duì)干涉測(cè)量技術(shù)及儀器進(jìn)行全面分析，針對(duì)MEMS工藝中在線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)要求提出新的測(cè)量方案。依據(jù)半導(dǎo)體材料的光學(xué)特性理論，利用硅半導(dǎo)體單晶材料對(duì)于波長(zhǎng)大于1.1μm的紅外光的透明特性，創(chuàng)新性的提出了基于紅外白光干涉技術(shù)的MEMS器件高深寬比結(jié)構(gòu)側(cè)壁表面輪廓測(cè)試方法，利用近紅外光透過(guò)硅結(jié)構(gòu)深入探測(cè)可見(jiàn)光無(wú)法達(dá)到的深槽側(cè)壁表面。 (2)依據(jù)提出的紅外白光干涉測(cè)量方法，研究滿

4、足系統(tǒng)要求測(cè)量算法；分析了測(cè)試系統(tǒng)中關(guān)鍵部件紅外光源與紅外探測(cè)器的性能指標(biāo)要求以及對(duì)干涉條紋的影響規(guī)律；光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)分析；PZT微位移器的性能測(cè)試及操作控制軟件部分，最終設(shè)計(jì)研制并搭建完成測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)。 (3)采用硅/玻璃鍵合樣品，驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試效果。通過(guò)搭建的測(cè)試系統(tǒng)獲得了硅/玻璃鍵合樣品透射干涉圖樣，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并獲取三維形貌圖。測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證新的測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)，完全可以對(duì)下一步的MEMS器件溝槽樣品側(cè)壁表面形