平面鏡的量測

被測物與參考面都是一個λ/10 的平面鏡，材質是鋁鏡，表面反 射率 93%。圖(4.30)中

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5為量測所擷取的干涉圖樣，分別為沒加 濾波、加寬帶通與窄帶通濾波片的干涉圖像情形。光強度以 256 灰階 表示相對強度，橫軸與縱軸的單位是像素，沒加顯微物鏡及 CCD 為 256x240 模式的話，像素空間取樣間隔為 14.6μm，被測面積為

3.738mm×3.504mm。

圖 4.30 轉動線偏 45 度相移的五幅干涉圖形

先以平面量測來研究利用消色差相移方法的可行性，從圖(4.30) 可以看出了相移結果。圖(4.31)為還原後三維表面輪廓圖，圖(4.32) 到圖(4.34)分別為沒加濾波、加寬帶通與窄帶通濾波片量測結果在 120 位置的截面輪廓圖。

圖 4.31 平面鏡三維表面輪廓圖

圖 4.32 沒加濾波片的截面輪廓圖(高度差 26.1702nm)

圖 4.33 加入寬帶通濾波片的截面輪廓圖(高度差 19.7872nm)

圖 4.34 加入窄帶通濾波片的截面輪廓圖(高度差 29.3617nm)

4.3.2 矽晶片表面量測

被測物是拋過後的矽晶片，經過半導體 RIE 蝕刻，深度約 180nm 的二步階微元件。圖(4.35)中

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5分別為沒加濾波與有加窄帶通濾 波片量測所擷取的干涉圖樣，光強度以 256 灰階表示相對強度，橫軸 與縱軸的單位是像素，以 10 倍顯微物鏡放大及 CCD 為 256x240 模式 的話，像素空間取樣間隔為 1.46μm，被測面積為

373.8µm×350.4µm。圖(4.36)為沒加濾波還原的矽晶片三維表面輪廓 圖，圖(4.37)為加窄帶通濾波還原的矽晶片三維表面輪廓圖。

圖 4.35 沒加濾波與有加窄帶通濾波片相移的干涉圖形

圖 4.36 沒加濾波還原的矽晶片三維表面輪廓圖

圖 4.37 加窄帶通濾波還原的矽晶片三維表面輪廓圖

圖(4.38)是沒加濾波片的截面輪廓圖，圖(4.39)是加入窄帶通濾 波片的截面輪廓圖。最後使用 Zygo NewView5000 儀器來測量此矽晶

片，作為正確輪廓校準。圖(4.40)為 Zygo 所測之矽基片截面輪廓圖，

所量高度為 180.263nm。

圖 4.38 沒加濾波片的截面輪廓圖(高度差 183.7838nm)

圖 4.39 加入窄帶通濾波片的截面輪廓圖(高度差 183.1064nm)

圖 4.40 Zygo 所測之矽基片截面輪廓圖，所量高度為 180.263nm

消色差相移法是利用安排波片組以及旋轉線偏 45 度來達調制相

移π/2 量，由量測平面鏡與矽晶片表面，初步可以得到一些不錯的 結果。不過對於實驗的重複性並不好，每次相同實驗步驟不一定能得

到相同結果，也就是說相移量並不是接近π/2，主要原因是有時手動 線偏振片時會引來震動，或是儀器結構本身造成影響，會使干涉條紋 飄移，所以紀錄就已經包含誤差，還原結果時就會錯誤。所以目前的 方法只能一直重複的實驗，連續擷取π/2 相移圖，再從這些反覆實 驗結果，觀察挑選其中比較標準的結果來還原，才能得到較正確高度 與輪廓的三維表面圖。所以使用消色差相移法時，還是有很多改進地 方，如能使用電控旋轉方式，達到角度精準、擷取快速、以及減少人 為外加的震動；還有波片的品質，λ/2 波片與λ/4 波片是否達到設 計波長的正確延遲相位，以及角度誤差等，都是可以進一步探討改進 之處。

在文檔中 白光相移干涉術之三維表面量測 (頁 59-65)