The present invention provides a residual stress measurement method based on the double-rotating compensator type Muller matrix ellipsometer. The modulated polarized light emitted by the polarizer arm of the double-rotating compensator type Muller matrix ellipsometer is illuminated vertically on the surface of the tested sample in transmission mode. The polarized light passes through the sample and enters the polarizer arm. The transmitted ellipsometric spectrum curve is obtained by the spectrometer in the tested polarizer arm. The total Muller matrix of the tested sample is calculated, the magnitude and direction of the stress birefringence phase difference delta are obtained by the Muller matrix, and the stress_of the tested sample is obtained by combining the stress optical constants of the tested sample (c1_c2). The expression of_is as follows:
【技术实现步骤摘要】
基于双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪的残余应力测量方法
本专利技术涉及偏振光学测量领域,更具体地说,涉及一种基于双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪透射测量模式下的透明衬底材料的残余应力测量方法。
技术介绍
在半导体芯片与集成电路制造产业中,蓝宝石等透明衬底材料由于其优异的光学、电学性能而被广泛应用。其加工质量直接影响半导体器件的光电性能和稳定性。残余应力是零件加工质量的重要指标:在半导体衬底切割、研磨等加工过程中引入的残余应力可造成晶片在后续加工过程中变形开裂、膜层脱落等后果,直接影响到产品优良率。同时,残余应力也直接影响器件的环境性能:在化学腐蚀环境下,残余应力状态对其抗腐蚀性能有很大影响;对于许多承受交变载荷作用下的器件,其疲劳强度、使用寿命也与残余应力状态有极大的关系;另外,残余应力状态还影响零件的尺寸稳定性和机械磨损性能。因此,准确测量残余应力对相关领域至关重要。残余应力的检测方法按照是否对样件造成损伤分为有损检测和无损检测两大类。盲孔法、切条法、剥层法等有损的机械检测方法会对被测样品造成破坏,而一些晶圆材料造价高昂,有损检测方法会使得成本增加,同时机械方法在制样过程中还会引入新的应力残留,在对微小残余应力检测时会带来较大的误差。无损检测方法基于材料的某些物理性能随应力变化的改变,目前对于作为衬底的半导体材料来说,主要以X射线衍射法和拉曼散射法应用最为广泛,如窦瑛、张颖在《利用显微喇曼光谱进行SiC单晶片应力分析》一文中对碳化硅晶片的残余应力进行了拉曼光谱分析,通过拉曼特征峰的偏移来反映应力大小和类型,但是由于它的测试深度最大仅约为10um,且对被测样件表面 ...
【技术保护点】
1.基于双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪的残余应力测量方法,其特征在于:通过双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪的起偏臂发出的调制偏振光垂直透射被测样件后进入检偏臂,并被检偏臂里的光谱仪接收得到透射后的椭偏光谱曲线,进而计算出被测样件的全穆勒矩阵;通过穆勒矩阵求得应力双折射相位差δ的大小和方向,结合被测样件的应力光学常数(c1‑c2)求得被测样件的应力σ的大小;σ的表达式为:
【技术特征摘要】
1.基于双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪的残余应力测量方法,其特征在于:通过双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪的起偏臂发出的调制偏振光垂直透射被测样件后进入检偏臂,并被检偏臂里的光谱仪接收得到透射后的椭偏光谱曲线,进而计算出被测样件的全穆勒矩阵;通过穆勒矩阵求得应力双折射相位差δ的大小和方向,结合被测样件的应力光学常数(c1-c2)求得被测样件的应力σ的大小;σ的表达式为:其中,λ为透过被测样件光的中心波长,d为被测样件的厚度。2.根据权利要求1所述的基于双旋转补偿器型穆勒矩阵椭偏仪的残余应力测量方法,其特征在于:所述调制偏振光垂直透射被测样件时,由于材料应力的存在会使材料产生各向异性应变。由于弹光效应,该各向异性应变会产生光学各向异性。当入射偏振光穿过测试材料时,表现出各向异性的两个光学主轴对光的传播速度会有不同作用,即在出射点形成一定的相位差,通过光谱仪检测计算它们的相位差来计算...
【专利技术属性】
技术研发人员:崔长彩,余家华,陆静,胡中伟,黄辉,徐西鹏,
申请(专利权)人:华侨大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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