光学多通道表面检测系统的研究

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1、工学硕士学位论文光学多通道表面检测系统的研究吴春付哈尔滨工业大学2006年6月ClassifiedIndex:TH741.3U.D.C:681DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringRESEARCHONOPTICALMULTI-CHANNELSURFACEDETECTINGSYSTEMCandidate:WuChunfuSupervisor:Prof.YaoYongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeci

2、alty:PhysicalElectronicsAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:June,2006Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着半导体制造技术的迅猛发展，晶片与薄膜已被广泛应用于各种微电子、光电子器件中，与此同时，晶片与薄膜材料的表面缺陷也逐渐成为限制器件性能的主要因素。为保证器件质量、提高器件性能，实时、在线检测晶片与薄膜

3、表面缺陷已变得不可或缺。但是，由于晶片与薄膜表面缺陷的多种多样，制造商不得不采用多种检测设备对它们进行检测，这不仅大大降低了生产效率、而且增加了检测成本。因此，利用一种检测设备实现多种缺陷检测已经成为制造商的迫切需求。针对上述需求，本文设计了一种光学多通道表面检测系统（OpticalMulti-channelSurfaceDetectingSystem，简称OMSDS）。该系统结合了反射检测技术、散射检测技术、光学形貌检测技术、相移检测技术等多种光学检测技术，实现了对晶片与薄膜材料表面缺陷的全面检测。本文通

4、过实验验证了OMSDS的可行性，同时对下一步研究工作提出了建议。论文的主要研究内容包括以下几个方面：(1)阅读了大量的国内外相关文献，归纳整理了表面检测技术的研究现状和发展趋势。研究了几种常用的光学检测理论及其实现方法，在此基础上，完成了OMSDS系统结构设计及入射、反射、散射基本光路设计，通过实验验证了入射和反射光路的可行性。(2)完成了OMSDS中图像采集子系统功能定义，通过研究该子系统功能要求及图像传感器特性，设计了图像采集子系统的电路原理图，制作了电路板，经过实验验证了电路原理图的正确性，解决了OM

5、SDS图像采集问题。(3)进行了OMSDS中数据传输子系统功能定义，通过研究该子系统功能要求及USB接口特性，设计了数据传输子系统的电路原理图，编写了USB固件程序和驱动程序，利用开发板验证了固件程序和驱动程序的正确性，解决了OMSDS数据传输问题。(4)定义了OMSDS中数据处理子系统的功能模块，研究了数据处理算法，编写了图像显示程序，用它成功显示了采集到的图像。关键词光学检测技术；表面缺陷检测；多通道；晶片缺陷；薄膜缺陷-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopme

6、ntofsemiconductormanufacturingprocesses,wafersandthinfilmsarewidelyusedinoptoelectronicandmicroelectronicdevices.Thesurfacedefectsofwafersandthinfilmsbecometheprimaryfactorswhichhaveeffectsondevicesperformances.Therefore,itisnecessaryformanufacturerstodete

7、ctthesedefectsinrealtimeandonline.Becauseofthediversityofthesedefects,severalinstrumentsmustbeusedtodetectthem.Thiscancausepoorefficiencyandhighcost.Sohowtodetectmanydefectswithoneinstrumentisconcernedbymanymanufacturers.Inthisthesis,anopticalmulti-channel

8、surfacedetectingsystem(OMSDS)isdesigned.Thesystemcombinesthefunctionsofreflectometers,scatterometers,phaseshiftdetectorsandopticalprofilometers.Experiments’resultsshowthatthesystemcanmeasurethemajorityofdefec