壓電微懸臂梁傳感器用于平行度檢測(cè)中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在納米光刻技術(shù)中，掩膜版通常需要逼近甚至是接觸基片表面。為了獲得高分辨率的圖案復(fù)制結(jié)果，需要對(duì)納米光刻技術(shù)中的掩膜版與基片進(jìn)行高精度的平行度檢測(cè)。本文提出了一種利用壓電懸臂梁來(lái)檢測(cè)兩平面之間平行度的方法。相對(duì)于現(xiàn)有的平行度檢測(cè)技術(shù)而言，本文提出的方法具有檢測(cè)分辨率高、魯棒性好的特點(diǎn)。
　　 首先本文分析了壓電懸臂梁平行度檢測(cè)的檢測(cè)原理。建立了壓電懸臂梁平行度檢測(cè)模型，依據(jù)誤差理論對(duì)壓電懸臂梁平行度檢測(cè)進(jìn)行精度分析。精度分析結(jié)果表

2、明，壓電懸臂梁平行度檢測(cè)的精度與壓電懸臂梁的初始位置與端頭位移檢測(cè)精度有關(guān)。
　　 依據(jù)對(duì)壓電懸臂梁平行度檢測(cè)原理的分析，本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)。使用兩塊平面度優(yōu)于35nm的光學(xué)平晶來(lái)模擬納米光刻中的掩膜版與基片。利用等厚干涉原理，設(shè)計(jì)了角度調(diào)整分辨率為1.4μrad的三點(diǎn)微動(dòng)平行度調(diào)整裝置，用于調(diào)整兩平晶之間的平行度至優(yōu)于四分之一照明波長(zhǎng)。利用摩爾條紋對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，設(shè)計(jì)了XY平面內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，用于實(shí)現(xiàn)兩平晶之間1μm精度的對(duì)準(zhǔn)。

3、
　　 為了檢測(cè)壓電懸臂梁在微小端頭位移下的微弱輸出電荷信號(hào)，對(duì)低噪聲微弱壓電電荷檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。對(duì)電荷-電壓靈敏度為23.4mV/pC的冷放電電荷放大器進(jìn)行了詳細(xì)的理論與Pspice仿真分析。分析結(jié)果表明，冷放電電荷放大器具有優(yōu)于經(jīng)典電荷放大器的噪聲特性。冷放電電荷放大器通過(guò)級(jí)間反饋，以犧牲低頻響應(yīng)為代價(jià)，降低了高阻值反饋電阻的噪聲對(duì)電荷放大器輸出噪聲的影響。對(duì)電荷-電壓靈敏度為20mV/fC正向偏置節(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管電荷

4、放大器進(jìn)行了詳細(xì)的理論與Pspice分析。分析結(jié)果表明正向偏置節(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管電荷放大器可以在不使用高阻值反饋電阻的情況下獲得良好的低頻響應(yīng)特性，極大地降低了微弱電荷檢測(cè)中的噪聲。
　　 最后，本文搭建了壓電懸臂梁高分辨率位移檢測(cè)裝置。使用壓電雙晶片與冷放電電荷放大器實(shí)現(xiàn)了端頭位移在5nm時(shí)對(duì)應(yīng)壓電電荷信號(hào)的檢測(cè)。獲取了壓電雙晶片的端頭位移-輸出電壓靈敏度為17.5mV/nm。使用正向偏置節(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管電荷放大器初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)200μm