用于線寬測量的雙探針原子力顯微鏡對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)研究.pdf

1、納米尺度的線寬測量一直以來都是納米計(jì)量領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)，集成電路的快速發(fā)展又對(duì)線寬測量提出了更高的要求。作為掃描探針顯微鏡(SPM)的一種，原子力顯微鏡(AFM)可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)三維測量，在納米尺度的線寬測量中被廣泛應(yīng)用。不過，相比于線高度和線間隔的測量來說，傳統(tǒng)的AFM受限于探針尺寸和測量原理，無法實(shí)現(xiàn)線寬的準(zhǔn)確測量。
　　本文提出雙探針原子力顯微鏡可以消除普遍存在于AFM中的探針尺寸對(duì)測量結(jié)果的影響。其關(guān)鍵在于兩個(gè)探針在三維方向上的對(duì)

2、準(zhǔn)。論文研究雙探針對(duì)準(zhǔn)方法，并設(shè)計(jì)出一套用于雙探針對(duì)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)裝置，最終實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的雙探針對(duì)準(zhǔn)。具體研究內(nèi)容歸納如下:
　　1、研究單個(gè)特殊形狀探針與雙探針AFM在測量線寬時(shí)的區(qū)別，分析雙探針AFM如何消除探針尺寸對(duì)測量結(jié)果的影響，提出一種利用基于石英音叉的Akiyama探針實(shí)現(xiàn)雙探針線寬測量方法以及雙探針對(duì)準(zhǔn)方案。利用有限元技術(shù)分析探針針尖的運(yùn)動(dòng)軌跡，為利用近場力進(jìn)行針尖對(duì)準(zhǔn)提供理論依據(jù)。
　　2、開發(fā)基于Akiyama探針

3、的AFM測頭和信號(hào)處理系統(tǒng)。針對(duì)雙探針AFM在針尖對(duì)準(zhǔn)和線寬測量時(shí)的兩種測量模式:頂端模式和關(guān)鍵尺寸(CD)模式，開發(fā)不同結(jié)構(gòu)的測頭并進(jìn)行性能測試，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)測量分辨率。特別是CD模式下測頭的性能測試為雙探針納米級(jí)對(duì)準(zhǔn)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　3、研究雙探針AFM對(duì)準(zhǔn)方法。針對(duì)Akiyama探針提出基于亞像素邊緣檢測的視覺對(duì)準(zhǔn)方法。研究利用近場力對(duì)準(zhǔn)的納米級(jí)對(duì)準(zhǔn)方法，即在恒高模式下逐步縮小掃描范圍和掃描步進(jìn)的掃描成像方法。