| 姓名 |
林世豪(Shin-Ho Lin)
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畢業系所 |
光電科學研究所碩士在職專班 |
| 論文名稱 |
Mirau干涉共焦術應用於奈米階高試片量測之研究
(Measurement of standards with nanometrology step height in the Mirau-interference Confocal Microscopy)
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| 相關論文 | |
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| 摘要(中) |
本研究利用干涉效應結合差動共焦顯微術，稱為Mirau干涉共焦術，實現了高縱向解析度的表面階高量測。選用三種階高試片：170nm，50nm，29nm；由實驗量測結果證實，本系統大大提高光強度與縱向位移反應曲線的斜率到5.5/um，此數值優於差動共焦顯微術反應曲線的斜率1/um。並以干涉位移法做比對，來計算干涉條紋位移量，相互驗證量測差異量小於2nm內。更進一步去修正實驗方法，能夠從一張掃描光強圖立即得到縱向反應曲線，來做光強度–階高換算，比較傳統式共焦顯微術，真正達到快速掃描。 |
| 摘要(英) |
Study the effect of interference to combine differential confocal microscopy, called Mirau interference confocal microscopy, has realized the high vertical high quantity of surface steps of analyzing degree is examined. Select three kinds of steps for measure vertical-high: 170nm, 50nm, 29nm; Examine by experiment amount result verify system this raise intensity and vertical displacement react, number value this superior to differential confocal microscopy is it react 1 slope of curve / m to learn altogether. And do it than correctly by interfering the displacement law, to calculate and interfere the displacement amount of stripe, each other in the amount of difference examined of the proving amount is smaller than 2nm. Go still one step further to revise the experiment method, can scan the only strong picture to receive the vertical response curve from one immediately, is it make intensity to be steps high to convert to come, traditional type the confocal microscopy is learnt, really up to the fast scanning altogether. |
| 關鍵字(中) |
★ Mirau干涉共焦術
★ 干涉術
★ 共焦顯微術
★ 差動共焦顯微術 |
關鍵字(英) |
★ Differential Confocal Micros
★ Confocal Microscopy |
| 論文目次 |
中文摘要…………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………II
目錄……………………………………………………………………III
圖目錄…………………………………………………………………VI
表目錄…………………………………………………………………X
第一章 諸論……………………………………………………………1
1-1 前言…………………………………………………………1
1-2 研究動機與目標……………………………………………2
1-3 論文架構……………………………………………………3
第二章 共焦顯微術與Mirau干涉儀的原理…………………………4
2-1 共焦顯微術…………………………………………………4
2-2 Mirau干涉儀………………………………………………10
2-3 Mirau干涉共焦術…………………………………………16
第三章 實驗系統架構………………………………………………18
3-1 系統光路介紹………………………………………………18
3-1-1 系統元件………………………………………………………21
3-2 量測與控制步驟流程………………………………………26
3-2-1 校準反射模式共焦顯微鏡……………………………………26
3-2-2 校準Mirau模式共焦顯微鏡…………………………………28
3-2-3 調整掃描平台傾斜…………………………………………29
第四章 實驗結果與討論……………………………………………32
4-1 共焦系統縱向解析力分析的量測結果……………………32
4-1-1 試片-170nm……………………………………………………32
4-1-1-1 第一組試片-170nm…………………………………………33
4-1-1-2 第二組試片-170nm…………………………………………34
4-1-1-3 第三組試片-170nm…………………………………………35
4-1-1-4 第四組試片-170nm…………………………………………36
4-1-2 試片-50nm……………………………………………………37
4-1-2-1 第一組試片-50nm…………………………………………37
4-1-2-2 第二組試片-50nm…………………………………………38
4-1-2-3 第三組試片-50nm…………………………………………39
4-1-2-4 第四組試片-50nm…………………………………………40
4-2 Mirau顯微物鏡系統縱向解析力分析的量測結果………42
4-2-1 試片-170nm…………………………………………………43
4-2-1-1 第一組試片-170nm………………………………………44
4-2-1-2 第二組試片-170nm………………………………………45
4-2-1-3 第三組試片-170nm………………………………………46
4-2-1-4 第四組試片-170nm………………………………………47
4-2-2 試片-50nm……………………………………………………48
4-2-2-1 第一組試片-50nm…………………………………………48
4-2-1-4 第二組試片-50nm…………………………………………49
4-2-1-4 第三組試片-50nm…………………………………………50
4-2-1-4 第四組試片-50nm…………………………………………51
4-2-3 試片-29nm……………………………………………………52
4-2-3-1 標準試片-29nm……………………………………………53
4-2-4 即時取得斜率的二維掃描光強圖…………………………55
4-2-4-1 第一組試片-50nm…………………………………………55
4-2-4-2 第二組試片-50nm…………………………………………57
4-3 AFM(Automic Force Microscopy)及干涉條紋的量測結果………………………………………………………………………59
4-3-1 170nm-白光干涉條紋量測結果………………………………61
4-3-2 50nm-白干涉條紋量測結果…………………………………62
4-4 實驗誤差討論………………………………………………63
第五章 結論與未來展望……………………………………………65
5-1 結論…………………………………………………………65
5-2 未來展望……………………………………………………66
參考文獻………………………………………………………………67 |
| 參考文獻 |
[ 1 ] Michael Kempe，〝Confoal Heterodyne interference microscopy〞，United States Patent， US 6381023B1，Apr﹒30 2002﹒
[ 2 ] D﹒K﹒Hamilton，T﹒Wilson，〝Three dimensional surface measurement using the confocal scanning microscope〞， Appiles Physics B，27，pp.211，1982﹒
[ 3 ] C﹒H﹒Lee，H﹒Y﹒Mong，and W﹒C﹒Lin，〝Noninterferometric wide-field optical profilometry with nanometer depth resolution〞， Optics Letters﹒27，pp.173，2002﹒
[ 4 ] C﹒H﹒Lee，and J﹒Wang，〝Noninterferometric differential confocal microscopy with 2-nm depth resolution〞， Optics Commun﹒135，pp.233，1997.
[ 5 ] A.Dobroiu，H﹒Sakai，H﹒Ootaji，M﹒Sato and N﹒Tanno，〝Coaxial Mirau interferometer〞， Optics Letters 27，pp.1553，2002﹒
[ 6 ] M﹒Kempe and W﹒Rudolph，〝Analysis of heterodyne and confocal microscopy for illumination with broad-bandwidth light〞， J﹒Mod﹒Optics.43，pp.2189，1996﹒
[ 7 ] C﹒K﹒Lee and G﹒Y﹒Wu，〝Interferometric metrology of dynamic properties of MEMS〞，﹝Transactions of The Institute of Electrical Engineers of Japan﹞，120-E，pp.381，2000﹒
[ 8 ] C﹒H﹒Lee，W﹒C﹒Lin and J﹒Wang，〝Using differential confocal microscopy to detect the phase transition of lipid vesicle membranes〞， Optics Eng.40，pp.2077，2001﹒
[ 9 ] 臧志仁，〝雷射干涉儀於共焦顯微系統之軸向定位分析〞，國立中央大學機械研究所碩士論文
[ 10 ] 何展効，〝Mirau干涉術應用於超音波量測之研究〞，中華民國音響學會第十七屆學術研討會論文集
[ 11 ] 林正祥，〝光電訊號處理系統於生醫檢測之開發與應用〞，國立中央大學機械研究所碩士論文 |
| 指導教授 |
張榮森、李朱育
(Rong-Sen Chang、Ju-Yi Lee)
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審核日期 |
2007-7-2 |
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