基于偏振角分辨光谱分析的超薄膜在线测量方法与理论研究
批准号:
52075206
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王健
依托单位:
学科分类:
机械测试与仪器
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王健
中文摘要
厚度<100nm的超薄膜凭借出色的物化特性,在量子点显示、太阳能电池等新型半导体产品中发挥着愈加重要的作用。然而由于缺乏有效的在线检测手段,当前超薄膜生产的质量控制手段仍以离线抽检为主,易造成生产良率不足。为此,本项目基于不依赖先验色散模型的角分辨光谱反射架构,通过将反射光度测量与椭偏参量测量相结合以实现二者在测量效率与精度上的优势互补,提出研究一种新型的精准度与效率兼具的偏振角分辨光谱分析法,用于超薄膜在线检测;并着重对其测量精准度、在线测量能力与测量效率的提升等关键技术问题展开研究,力图形成一套切实有效的超薄膜在线测量方法与精度控制理论,并试制出原理样机系统。该方法可有效解决因超薄膜干涉震荡现象弱化、量子尺寸效应凸显,以及受工艺质量影响,导致现有依赖先验色散模型的超薄膜测量方法易产生较大测量误差、测量效率不足的难题。本项目的成功实施,对先进超薄膜半导体制造与检测技术的发展具有重要意义。
英文摘要
By virtue of excellent physical and chemical properties, ultrathin films with thickness less than 100nm play an increasingly important role in new semiconductor products development, such as quantum-dot displays and thin film solar cells. Due the lack of valid in-line inspection methods, however, the current thin film manufacturing still uses off-line sampling-based measurement for quality control, which may easily lead to an insufficient yield. Therefore, a prior dispersion model independent polarized angle-resolved spectral analysis method is proposed for high-accuracy and high-efficiency ultrathin film inline measurement, which is conducted by integrating photometric measurement and ellipsometric measurement into a common angle-resolved spectral reflectometry framework. Through the key technical improvement of measurement accuracy and precision, in-line capability and measurement efficiency, we aim to develop a substantial measurement technique and accuracy control theory for ultrathin film inline measurement, and build up a principle prototype. This method can effectively solve the problem of large measurement errors in the existing prior dispersion model-dependent measurement techniques, due to the weakening of interference oscillation, significant quantum size effect and imperfection of process quality. Successful conduction of this project would provide a significant technical support for the advanced ultrathin film metrology and manufacturing.
超薄膜是先进半导体、电子器件等高端制造产品的核心组成单元,广泛应用于计算存储芯片、柔性显示、光伏能源等国家战略产业。其性能高度依赖于薄膜参数(如几何厚度、折射率、介电常数等)的精准测量与控制。然而,受限于原子层沉积卷到卷制造等复杂工艺,超薄膜展现出色散依赖、基底非相干、光学各向异性、自身振动等复杂特性,使在线测量技术面临极大挑战。为此,本项目提出偏振角分辨光谱(PARS)在线测量新技术,基于高NA物镜傅里叶光瞳成像实现多角度、多波长偏振反射光谱的快速获取,突破了传统椭偏术因旋转调制难以在线测量的技术瓶颈。具体研究内容包括以下三个方面:.1.测量原理与方法:提出了基于高NA物镜傅里叶平面单帧快照成像的PARS椭偏测量方法,建立了适用于非相干基底、光学各向异性等复杂超薄膜光学响应模型,克服了传统光谱椭偏法薄膜测量技术在旋转调制、色散依赖等方面的瓶颈限制,为复杂超薄膜在线精准测量奠定了理论基础。.2.系统标定与研制:设计研制了PARS超薄膜测量原理样机,建立了基于穆勒矩阵的偏振元件、入射角及偏振像差原位标定方法框架,实现了超薄膜厚度与折射率的高精度同步测量。其中,椭偏谱重复测量精度达0.002,膜厚测量重复精度和系统误差精度分别达0.1nm和0.3nm。.3.在线应用与验证:提出了离焦畸变校正及补偿测量方法,协同发展了结构光和光谱干涉等多传感器融合测量技术,针对卷到卷制造工艺开展振动条件下复杂超薄膜(如非相干基底及各向异性薄膜)的超精密测量应用,验证了PARS技术在生产过程在线测量中的应用可行性和有效性。.本项目以国家战略需求为导向,创新发展了单帧快照式PARS在线测量技术,显著提升了超薄膜制造在线测量精度与效率,为原子级制造测量提供了新技术支撑,拓展了光学精密测量技术新领域。.在项目执行过程中,负责人以第一或通讯作者在IEEE TMECH、ADV ENG INFORM等领域权威期刊或会议发表学术论文20篇,培养博士生2名,硕士研究生9名。项目总经费58万元,支出49.4万元,各项支出按计划进行,无预算调整情况。因新冠疫情,差旅费结余8.6万元,计划用于团队后期的科研工作。
NOX1/4促进CD47转录表达诱导肺癌吞噬逃逸和放射治疗抵抗的机制研究
-
批准号:82303831
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:30万元
-
批准年份:2023
-
负责人:王健
-
依托单位:
仿生纳米酶Mn-MOF抗氧化并重塑施万细胞促进长距离周围神经再生的研究
-
批准号:62261160388
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:30万元
-
批准年份:2022
-
负责人:王健
-
依托单位:
基于硅光子集成芯片的大容量通信系统智能多维光信号处理
-
批准号:--
-
项目类别:--
-
资助金额:100万元
-
批准年份:2022
-
负责人:王健
-
依托单位:
基于高斯过程模型的高动态三维表面智能采样与重构方法研究
-
批准号:51705178
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:22.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:王健
-
依托单位:
轨道角动量叠加态多普勒效应提取多维矢量运动信息的研究
-
批准号:11774116
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:69.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:王健
-
依托单位:
超颖表面结构实现高密度分数阶轨道角动量光通信的研究
-
批准号:11574001
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:62.0万元
-
批准年份:2015
-
负责人:王健
-
依托单位:
利用轨道角动量实现信息操控的基础理论和关键技术研究
-
批准号:11274131
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:93.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:王健
-
依托单位:
基于超快二阶非线性高速全光信息交换的新机理新技术研究
-
批准号:61077051
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:46.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:王健
-
依托单位:
40Gbit/s高速全光码型转换的新机理和新技术研究
-
批准号:60577006
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:7.0万元
-
批准年份:2005
-
负责人:王健
-
依托单位:
国内基金
海外基金