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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉俊余
研究生(外文):Jyun-Yu Liou
論文名稱:相位移干涉術用於微奈米階級之線寬量測
論文名稱(外文):Application of Phase-Shift Interference for Measuring Line-Width in Mirco-Nanometer Scale
指導教授:曾垂拱
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:相位移技術橫向解析度麥克森干涉系統
外文關鍵詞:Lateral ResolutionMichelson interference systemPhase-shift interference
相關次數:
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本研究以相位量測的方式,針對微奈米級階級性表面進行量測,利用現有的設備建構一組改良式麥克森干涉儀,同時將光學顯微鏡與相位量測相關原理結合,並加入相位移技術的四相位法,提高整個系統的解析度。在實驗上使用不同振動方向的偏極光來進行實驗量測,比較不同方向的偏極光對於橫向解析度的影響。運用麥克森干涉系統校正壓電材料的壓電效應,以壓電材料來產生相位移。在影像處理方面,自行撰寫程式進行分析,最後將所重建的資訊與掃描式電子顯微鏡所得到的結果進行比較。分析結果顯示,使用TM(與溝槽垂直)偏極光進行量測時,其解析能力較佳;同時,使用光干涉的相位移技術量測時,在縱向高度的結果是可信的,而橫向解析度方面,雖仍會受到繞射的影響,但卻能突破瑞萊限制(Rayleigh Criterion)一般認為的光波長一半。
An optical interference system incorporating a microscope and a piezoelectric actuator was developed to measure line-width of the step in micro-nanometer scale.
Application of phase-shift techniques for measurement in flatness is common. However, it is not easy to carry on for measuring the step height in sub-micrometer scale. Associating with the computer imaging processing system, the Four-Frame Technique was used to reconstruct the phase height of the object. The experimental data were compared with Scanning Electron Microscope. The results show the method of phase-shift interference is acceptable in vertical height measurement, however, in lateral measurement it is influenced by the diffraction effect. Although it will be influenced by the diffraction, it’s resolution is better than the limitation of Rayleigh’s criterion.
Also, in this paper, it is proved that the resolution of TM polarized light is superior than that of TE polarized light in measuring lateral width.
中 文摘要 I
英 文摘要 Ⅱ
誌 謝 III
目 錄 IV
圖表索引 Ⅶ
第一章 緒論 1
1-1 前 言 1
1-2 文獻回顧 4
1-3 實驗目的與內容 8
第二章 相關理論概述 10
2-1 引言 10
2-2 干涉原理 10
2-3 麥克森干涉系統 11
2-4 相位移技術 13
2-5 偏振光與偏光鏡 14
2-6 雷射光偏振向及偏光鏡偏光軸向之檢測 16
2-7 光學顯微鏡的基本原理 18
第三章 壓電材料之校正 20
3-1 引言 20
3-2 壓電材料 20
3-3 壓電效應 21
3-4 壓電材料性質之優缺點 22
3-5 壓電效應之校正 25
3-5-1 實驗設備 25
3-5-2 實驗步驟 30
3-6 校正結果 32
第四章 相位重建之數位影像處理 35
4-1 引言 35
4-2 數位影像的表示 35
4-3 數位影像的類型 38
4-4 相位移演算法基本概念 39
4-5 四相位移法的相位補償 41


第五章 實驗與討論 47
5-1 引言 47
5-2 待測物資訊 48
5-3 光學系統規劃 51
5-4 實驗設備 52
5-5 實驗步驟 60
5-6 實驗結果 62
5-6-1 光偏振方向對橫向解析度的影響 62
5-6-2 量測多組待測物結果之比較 72
5-6-3 實驗環境之雜訊分析 86
第六章 結論與未來展望 91
6-1 結論 91
6-2 未來展望 94
參考文獻 96
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