[发明专利]硅片表面不平整度测量方法

摘要

硅片表面不平整度测量方法属于物理测量领域。该方法提供一种双面金属包覆波导超高阶导模图像分析仪，用于硅片表面不平整度的测量，可实现1nm～10nm不平整度的测量范围，分辨率可小于1.0nm。该方案利用波长为244nm的紫外激光做光源，使介质硅转变为金属，然后以小角度入射于由铝膜、空气腔和待测硅片组成的双面金属包覆波导，激发这种结构中对导波层厚度灵敏度极高的超高阶导模。硅片表面的不平整意味着空气层厚度、也就是导波层厚度的变化，则在反射光斑中将出现亮度明暗的变化。本发明具有以下优点(1)采用大面积图像显示硅片表面的不平整度，不需要光束扫描；(2)可测量硅片表面纳米量级的不平度；(3)测量装置结构简单，操作方便，成本低廉。

主权项

一种硅片表面不平整度的测量系统，该测量系统包括：由铝膜(1)、石英玻璃基片(2)、玻璃垫圈(3)、硅片(4)部件组成的双面金属包覆波导超高阶导模共振激发结构A和由紫外激光器(5)、扩束镜(6)、和面阵CCD探测器(7)部件组成的光电发射与信号探测模块B，其特征为：1)铝膜(1)沉积在石英玻璃基片(2)的表面；2)玻璃垫圈(3)与石英玻璃基片(2)由光胶技术粘合，使铝膜(1)、石英玻璃基片(2)和玻璃垫圈(3)结合为一体；3)把铝膜(1)、石英玻璃基片(2)和玻璃垫圈(3)胶合后的结构，直接放于待测硅片表面，使其紧密接触，构成双面金属包覆波导超高阶导模共振激发结构A，石英玻璃基片(2)的厚度为500μm，而玻璃垫圈(3)的厚度为300μm，两者之和为800μm，即是双面金属包覆波导导波层的厚度；4)紫外激光器(5)发射的光经过扩束镜(6)后，成为平行光，并以一小角度入射于铝膜(1)的表面；5)反射光投影到光强测量装置——面阵CCD探测器(7)；6)在一定角度范围内连续变化激光入射角度，并同时记录反射光强，形成反射率——入射角度曲线，确定一超高阶导模的衰减全反射(ATR)吸收峰下降沿的中点处作为固定的入射角，观察反射光斑中的光强分布，根据光强分布确定硅片表面的平整度。