臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文是針對現在半導體產業的需求所進行研究，尤其現在在半導體製程講求的是高產能、高良率、速度快，發展一套線上即時監控系統，來替代以往的非線上量測的方法實在有其必要性。

橢圓儀本身主要是利用光本身偏振態的特性，經由光波打到待測物質上，光的特性變會發生改變，經由量測光波在入射及出射後偏振狀態的改變，來求取材料的特性，如折射率、薄膜厚度等，然而相較於其他光學量測方法，由於橢圓儀本身是利用相位變化來求取厚度，其靈敏度較一般量測儀器來的高，亦是我們採用此系統來當作我們薄膜的量測工具的原因之一。

我們將介紹一PMSA(Polarizer-Modulation-Sample-Analyzer)光彈調制式橢圓偏光儀，並用以量測樣品之橢圓偏極參數，y（psi） 及 △（delta）。且本實驗室利用單光儀作多波長的調變，在實驗的精確度上作進一步的驗證。

當入射光之平行與垂直入射面電場振幅相同時，利用光彈調制器的相位延遲來調制偏振變化(橢圓偏振、圓偏振、線偏振)。我們將利用SCU將量測訊號從偵測器輸至鎖相放大器，量取三個電流訊號（ Idc、I1f、 I2f ），即可推算橢圓參數，進而推導出材料的光學參數（n、k）。量測單層薄膜時，可利用優形簡化法獲得薄膜光學參數及薄膜厚度。

The study of this paper focus on the need of the industry of semiconductor. The process of semiconductor is large amount of product, good yielding, high speed. It is necessary to develop a system of monitor on line.

Ellipsometer use the character of the polarization of the light. As the incident light arrives at interface of the sample, the character of light will change.We will get the character of material,the index of refraction and the thickness of thin film, from the change of the polarization of light.The ellipsometer is more sensitive than other optical methods.The ellipsometer measures the thickness of the thin film by the change of the phase.We choice the ellipsometer by the reason.

We will introduce PMSA（Polarizer-Modulation-Sample-Analyzer）ellipsometer. PMSA ellipsometer will measure the elliposmeter parameters, y（psi）and △（delta）.We use monochromator to modulate wavelength to prove the accuracy of the experiment.

When the electric field which is parallel to the incident field is the same as it which is perpendicular to the incident field（the azmuth of the polarizer is 45 degree to the incident field）,we use the retardation of the PEM（photoelastic modulation）to modulate the change of the polarization.（palarization of circular,elliptical,and linear）.We will get the optical signal from detector and we use SCU（The Signal Condition Unit）to derive the broadband AC for the input to a lock-in amplifier（I1f、I2f） and DC signals（Idc）.for calculating the ratio AC/DC .We can use Idc、I1f and I2f to derive y（psi）and △（delta）.We use y（psi）and △（delta）to derive the index of refraction（n、k）.When we derive the index of refraction of thin film and the thickness of thin film,we have to use “the simplex”.

論文目錄
英文摘要…………………………………………………………………………………………………………i
中文摘要…………………………………………………………………………………………………………ii
致謝…………………………………………………………………………………………………………iii
目錄…………………………………………………………………………………………………………iv
圖目錄…………………………………………………………………………………………………………v
第一章緒論…………………………………………………………………………………………………1
第二章實驗原理…………………………………………………………………………………………4
2.1光偏振形態與表示…………………………………………………………………………4
2.2橢圓參數之定義……………………………………………………………………………9
2.3光彈調變系統簡介…………………………………………………………………………14
2.4系統架構…………………………………………………………………………………………16
2.5單層薄膜多次反射…………………………………………………………………………20
2.6橢圓參數和薄膜光學參數及厚度的關係……………………………………22
2.7利用簡化優形法由橢圓參數求得薄膜光學參數及厚度的關係…23
2.8簡化優形法……………………………………………………………………………………24
2.9方法求解…………………………………………………………………………………………27
第三章實驗裝置及細節……………………………………………………………………………28
3.1系統功用方塊圖及流程…………………………………………………………………28
3.2如何決定反射面……………………………………………………………………………31
3.3偏光片與析光片的方位角之校正…………………………………………………32
第四章結果……………….………………………………………………………………………33
4.1設定極化器方位角…………………………………………………………………………33
4.2MATLAB模擬………………………………………………………………………………34
4.2.1MATLAB模擬薄膜厚度變化………………………………………………………34
4.2.2MATLAB模擬波長變化對橢圓參數的影響………………………………36
4.2.3 MATLAB由橢圓參數模擬塊材之光學參數………………………………37
4.3塊材量測結果…………………………………………………………………………………39
4.3.1 結果討論…………………………………………………………………………………………40
第五章參考文獻…………………………………………………………………………………………41
附錄…………………………………………………………………………………………………42

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