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1、光晕霸微榇翠片之裂作舆测靛 潘善鹏p 割惠中1 隙彦良2 1 工檠技衍研究院量测技衍疆展中心研究具 2 交通大孥光鼋工程系所博士生 * E m a i1 ： P a n S h a n P e n g i t r i o r g t w 摘要：近年来随著奈米技衍的蓬勃赣展，奈米尺寸的榆测相网技衔也相封的跟著重要，有 网奈米尺寸的榆测最常使用的毅借，包括原子力颞微镜、干涉颞微镜、据描雹子颥微镜等， 使用原子力颞微镜舆干涉颞微镜迄行三雒表面形貌键测峙，捣了使蹙测有正碓的结果，通 常需要先以陪高襟滩片、颞微檩犟弑片或深宽比测弑片封键测馐器造行校正。本研究室稳 了满足奈米蔗棠的需求，以精密缵石卓削之加
2、工方式造行大於l 之檩难片裂作，而奈米 等级的陪高檩辈片、深宽比测弑片则是以半搏髓袋程裂作。目前裂作成功的陪高榇辈弑片 花圈j 踅5n m 2 0 0U m ，金餍切削袋程在5m m 之麓国内，陷高均广j 性小於5 0n m ，半尊髓 裂程以陪高5l l m 的榇津片捣例，表i 斫j 龃度的最高峰值舆最低峰值的差其糸勺稳ln m ，颗微檩 举弑片的裂作筢圈徒Im m 3 0 0m m ，以3 0 0m m 的颞微棵举片齑例，辈雁度约荔3p m ， 已阴赣之榇犟片中，仍存在有表面粗度或表而曲率遇大的跚题，若使用於接镯式馐器则恐 有不耐磨耗的阎题，另相较於傅统加工方法而言，半尊髓成品亦有清漯不易之
3、髑题，未柬 将持绩造行改造研究。 网键嗣：光孥颞微檩译片、干涉颖微缆、陪高檩犟片 1 前言 近年束随著奈米技衍的蓬勃狻展，奈米尺寸的桧测梢网技衍也卡H 封的跟著重要，有阕 奈米尺寸的榆测最常使用的没侑，包括原子力颞微镜、干涉颞微镜、柿描窀子颞微镜等， 使用原子力颗微镜舆干涉颞微镜造行三雒表面形貌蹙测畴，捣了使量测有正碓的结果，通 常需要先以镖犟片封量测饿器造行校正。封干涉颞微镜而言，舞输是以捅描自光干涉衔或 是移相干涉衍封待测物造行榆测，敞向定位的捅描荤碓度舆标描的缘性度，泱定缀向量测 结果的傻劣，因此必须以不同尺寸的陪高檩难片造行校正。封於干涉颞微镜平均像素畏宽 或视野大小的侧向尺寸，必须以
4、颗微刻度尺适行校正。另外在秤估干涉颞微镜频率警虑曲 综以浃定其深宽比的榆测桎限畴，需要具不同深宽比的弑片来造行测弑。 工研院量测中心棵辈组畏度研究室自三年前即投入上述棵犟片之网孩裂作，最终以缵 石卓削舆半尊髓裂程雨往方法分剧团骚出不同尺寸的陪高檩犟片，另外亦以半尊髓裂程方 法裂作出校正颞微镜逋用之刻度尺，以及不同深宽比之榆测弑片，目前裂作成功的陪高檩 擎就片鲍国徒5n m 一2 0 0 岫，金餍卓削袋程在5r n n l 之筢国内，陪高均匀性小於5 0n m ， 半尊髓裂程以睹高5a m 的檩犟片捣例，表面粗度的最高峰值舆最低峰值的差巽约揭ll l m ， 颞微檩犟弑片的裂作筢圉徒1 咖一3
5、0 0m l n ：以3 0 0 栅的颞微檩辈片捣例，荤礁度豹鹅3 舯，本文将封此三颓檩辈片之裂作方法舆寅隙测弑结果遣行就明舆射输。 2 l l 2 榇犟片之袋作 2 1 陪高檩犟片 目前本研究室裂作之陪高栋犟片。大於l 岫之榇荤片是以精密缵石率削之加工方式逞 行。利用平扁型缵石刀在圆形帱勤之合金铜耍基板上刻壹出均匀且不同深度之凹槽，则此 凹槽可成捣陪高檩犟之用。由於躜石刀顽本身具定程度之平整度，若刻鲞深度小於1 帅， 则台由於刀顽形状而尊致刻鑫之凹槽底部，相封於整倜凹槽深度而言燮化太大，而不道合 做揭喈高棵举之用。目前封於此型檩辈片之研袋，已完成l 帅至2 0 0l a i n 之陪高檩辈深
6、度。 在5m m 之就圈内，陪高均匀性小於5 0a m 。而整徊直徭猖4 0n u n 的圆形基板内，黯高之均 匀性小於2 0 0n m ，金餍缵石卓削的陪高棵犟片如圜l 所示。 在小於1 岫之篼囤是探用半尊髓袈程的方式柬研裂檩辈片，首先设射光罩圆檬以造行 曝光光罩之裂作，菊了使裂作完成之陪高楝荤片可更庚泛地虑用於各不同放大倍率之干涉 颞微娩、探针式量测馐或原子力颞微娩上，分别给裂陪高的满槽宽度捣1 0 姗、5 0l a i n 、1 0 0 细及1 5 0 四疆，弑片裂作的均匀性以黯高5n m 的檩辈片舄例，表面粗度的最高峰值舆 最低峰值的差冥约捣ll l l T l ，。同檬地，依I S
7、O 檩辈规筢之规定，左右留遗亦需至少舆满槽 同宽之宽度【l 一2 1 。利用半尊髓裂程方式造行微米至奈米级隋高棵辈片之裂作畴，需放计其 裂程程序以及测弑裂程参敦，我们曾分别以瀑触刻舆乾蚀刻等不同蚀刻方法造行多次测 弑，选而求得可逵棵单片品耍之裂程绦件。另外考虑耆使用在干涉颗微镜峙，由於不同的 表面材耍舍引入不同的相位燮化，因此踏高凹西舆凸面之表面材耍必须相同，其反射光飙 虢之相位燮化馑正比於雨表面之高度差，而不合受到材耍不同的影罄。再者考虑此额型之 弑片亦常使用於探针式量测饿上，表面以耐磨耗材夤焘佳。目前完成的寅品有雨颓，分刷 以二氧化矽( S i 0 2 ) 以及镀铬( c r ) 捣表面材
8、耍，均符合上述之考量，半蓦髓裂程袋作之陷高榇 辈片如圆2 所示。 2 2 颈微刻度尺 富在造行半尊髓袋程之陪高檩犟片裂作畴，可将颞微刻度尺之刻童圆椽，描给於同一 片光罩中，而可舆陪高傈辈片同畴裂作得到。由於揉用表面镀铬之裂程，表面具高反射率 而十分易於颞微镜中鼠察。另於裂程中需注意的是触刻之深度，若链刻太深剐容易破壤凸 起之刻蛊综傺，且较深的蚀刻在颞微镜下靓察畴，刻壹之缘绦遗缘毂不易定羲清楚，因此 我们探用蚀刻深度约麴5 0r i m 、1 0 0r i m 、2 0 0B i l l 之裂程裂作颞微刻度尺，颞微刻度尺的尺 寸可由lr f f f n 3 0 0m m ，裂作辈碓度以3 0 0
9、 咖的尺寸可连3 “m 左右，除了上述操犟件之 外，目前本研究室明始没针阴骚其他二雉颞微影像操辈件，包括可校正x Y 视野垂直度之二 维刻度尺檩革件、二雒综距、圆心距靛或缘宽榛犟件等，颞微刻度榇挲片圆檬如固3 所 示。 2 3 深寅比测靛片 封於干涉颞微镜在量测峙其侧向解析度的判断，一般是以C C D 相楗之像素解析度配合 所使用之镜顼敦值孔徭以求得，然而鹚了更直接地得知此饿器於侧向解析的能力，可直接 封深宽比涮弑片邈行量测。由其量测结果遘一步分析判断而得到。我们利用半尊髓裂程所 裂作之深宽比测弑片如国4 所示，共分鹚A l 、A 2 、B l 、B 2 四侗匾域。此四匾域之表面皆 鹑一雒之方
10、波波形，且缝蚀刻裂程同檬造到深度南5n m 、1 0 0n m 、2 0 0n l n 、1 0 0 0n m ，唯其 缘距( 波畏) 敷值皆不相同，如表l 所列，干涉颞微娩按统射桠限原理推算，其光孕解析度约 2 1 2 菊2 5 岫，然若以寅测方式秤估其侧向解析能力，剐更能辈碓地得知其侧向频率窖虑情形。 另外封於以此型光孕式侥器量测表面粗度畴，其量测结果是否能舆傅统探针式量测结果一 致，利用此测弑件所测得之结果，亦可做泰檬本遍用性的判断依掳。 3 檩犟片之测弑结果 3 1 陪高檩单片 以白光干涉颞微镜重梭量测陪高檩挲片多次，可藉以得知此系统量测重祓性，蓝经由 校正值舆量测值之比例阴保修正量测
11、其他檬本畴之量测结果；另外，利用不同高度之陪高 檩辈片，可封白光干涉颞微镜造行非缘性误差之估针，待以捅描白光干涉衍量测敦佃陪高 棵辈片後，可得敷倜校正值舆平均值之比值( 即蔫修正保敷) ，将量测平均值舆修正傈敷作 圆可得如圆5 所示。由量测篦国内陪高修正傺敷之燮勤鲍国，可估针其非缘性误差量 3 。 3 2 颞微刻度尺 一雉颗微刻度尺可用柬校正光晕颢微镜视野的大小，於干涉颞微镜中，缝聚焦後以移 相干涉衍造行量测，蓝利用程式分析其一雒截缘中的迥期敷以及缝遇之像素佃敦，配合此 刻度尺之校正值，便可精碴推得罩位像素大小。待量测其他檬本峙，依此修正倍率造行修 正。此型檩辈件可由本研究室雉持之缘刻度校正系
12、统造行刻度校正，另外将刻度尺摇放於 视野上、中、下等不同位置，可藉此秤估颞微镜系统整髓视野是否有扭曲的现象，以做藕 光阜系统改造之判断，目前颞微刻度尺的裂作篦圉徒lm i l l 3 0 0 叫l l ，裂作综距徒1 0g m 5 0 0l a m ，若以本寅黢室之综刻度校正系统校正，在9 5 的信赖水犟下，接充傈敷约稿k = 2 畴，可以提供O 1 5g m 以上的搪充不碴定度，以颢微刻度尺校正干涉颞微缆的示意如圊6 所示。 3 3 深宽比测试片 相较於接蠲式探针量测畿( s t y l u si n s t r u m e n t ) ，干涉颞微镜之侧向解析度较低，因此利用 一系列不同深宽
13、比的测弑片，配合探针式量测馐舆干涉颞微镜量测结果之比较，可描给出 干涉颞微镜之频率窖虑曲综。 量测方式首先以探针式量测饯分别量测A 1 、A 2 、B 1 、B 2 四倜匾域，蓝在未经滤波之 原始波形中静算其最大高度( 踟值【4 】，另将此深宽比测弑片置於1 0 倍物镜之干涉颞微镜下 造行量测，撷取其二雉影像中的某一截综，同檬封算其最大高度值，最後静算干涉鬏微镜 舆探针式量测馐检测结果之比值，将上述结果列出如表2 所示，将封虑之综距值舆二者之 比值给固，可得如固7 所示。由圃中可知此干涉颞微镜在量测缘距约稳2 0p m 以上畴，有 较佳的解析能力。 互结输 目前已阴赣之棵犟片中，敷作成功的陪高
14、檩单弑片袍圈徒5n m 一2 0 0g r n ，金属卓削袋 程在5m m 之花国内，陪高均匀性小於5 0n m ，半尊髓裂程以陪高5 衄的檩犟片鹑例，表 面粗度的最高峰值舆最低峰值的差翼豹捣lh i l l ，颞微檩辈弑片的裂作篼圉徒lm i l l 一3 0 0 m i l l ，以3 0 0 脚的颞微榇犟片稳例，犟碓度约猖3p m ，部分弑片中仍存在有表面粗度或表 面曲率遇大，若使用於接崩式馐器则恐有不耐磨耗的周题，另相鞍於傅统加工方法而言， 半尊髓成品亦有清漯不易之同题，未柬本研究室将持绩封上述同题遣行改造研究。另本研 2 1 3 究室亦碡捶闰锻埴用於各颊慌器之表卣形貌谍芈片，包括泉水
15、级表面粗度探辈片、霸微影 像探堆件等等。 毒考文献 1 I S O5 4 3 5 1 ，G e o m e t r i c a lP r o d u c tS p e c i f i c a t i o n s ( G P S )s u r f a c et e x t u r e P r o f i l em e t h o d M e a s u r e m e n ts t a n d a r d SM a t e r i a lm e a s u r e s2 0 0 0 2 陪高探毕片校正程序光学式，0 739 30 0 1 0 ，四版，上研院量测技晰鼗燧中心， 9 5 年。 3 陪
16、高棵辈片枝止之系统；f 估鞭告光旱式，0 739 3 0 0 0 9 ，四版，工研院量测技衔 齄展中心，9 5 年。 4 I S O4 2 8 7 G c o m e t r i c a lP r o d u c t5 p e c i f ic a t i O i l s ( G P S ) 一S u r f a c et e x t u r e ： P r o f il em o t h o d T e r m s d e f in i t i o n sa n ds u r f a c et e x t u r e 口a r 跚e t e r s ，1 9 9 7 裂作之隋高檩草片 圊2叭半尊性裂程袋作之陪高檩辈片舆其圊檬 嘟4 目袋之深宽比测弑H 竺竺。”! 翌0 9 “”一 言嗡咭靠面苗靠茜一 圊5 陪崭重攫量测平均值舆修正傈数 一 娜 嘶 ， 嘴 k2lk-5=10 吲6 咀一维颠微刻度尺校正十涉嫩微垃 0 9 5 篓篡 逛襟 O7
