MEMS器件深槽側(cè)壁形貌測試方法研究.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、高精度的在線無損檢測手段，特別是在MEMS高深寬比微細結(jié)構(gòu)加工工藝檢測方面具有顯著的發(fā)展?jié)摿?。通常MEMS高深寬比微細結(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。對于現(xiàn)有測量儀器而言，只能在破環(huán)

2、高深寬比MEMS器件結(jié)構(gòu)的條件下進行測量，無法實現(xiàn)在線無損檢測。因此，研究開發(fā)一種針對MEMS器件深槽側(cè)壁形貌的無損測試方法具有迫切的現(xiàn)實需求和重要的科學(xué)意義。 本文圍繞MEMS器件深槽側(cè)壁形貌的無損測試技術(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)壁表面輪廓的測試方法，并搭建紅外白光干涉測試系統(tǒng)平臺，同時對測試系統(tǒng)進行相關(guān)實驗驗證。按照工作開

3、展的順序，本文的研究內(nèi)容可歸納為以下幾個方面： (1)對干涉測量技術(shù)及儀器進行全面分析，針對MEMS工藝中在線無損檢測技術(shù)要求提出新的測量方案。依據(jù)半導(dǎo)體材料的光學(xué)特性理論，利用硅半導(dǎo)體單晶材料對于波長大于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)壁表面輪廓測試方法，利用近紅外光透過硅結(jié)構(gòu)深入探測可見光無法達到的深槽側(cè)壁表面。 (2)依據(jù)提出的紅外白光干涉測量方法，研究滿

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