中国科学院光电技术研究所机构知识库

光刻技术是集成电路制造等领域的关键加工技术。随着光刻工艺水平的日益进步，对基片表面缺陷尺寸以及表面颗粒控制提出了更高的要求。通常，基片表面附着的污染物如颗粒、金属杂质等是降低表面洁净度的主要来源。因此需要在光刻之前对基片表面进行检测，以判断表面洁净度情况。随着微纳光刻精度的提高，对表面颗粒检测的需求越来越多，实验室缺乏简易、高性价比以及高灵敏度的颗粒检测装置。针对以上问题，本文开展了对基片表面颗粒检测的研究。论文内容主要包括：

1.使用时域有限差分算法，对基片表面颗粒的散射光场进行了仿真计算。分析了光波入射角、光源波长以及颗粒的形状（球体、正四面体和正方体）、尺寸（100nm-1300nm）等因素对散射光场分布的影响，进而为检测系统的搭建提供了依据。

2.在仿真分析颗粒散射光场的基础上，基于激光离轴照明的暗场显微原理，设计并搭建了基片表面颗粒检测系统。分析了系统中各硬件参数对检测分辨力的影响。基于该系统提出了基片表面颗粒的检测流程，主要步骤为图像采集、图像处理和数据分析。图像采集时，利用自主编写的基于C++的图形操作界面控制CMOS，实时采集目标区域内的暗场图像，并对暗场图像进行处理，得到反映目标区域内颗粒分布的二值图。最后，使用区域生长法分割二值图中颗粒所在区域并提取对应的像素数目，在此基础上，完成对颗粒直径的近似测量。

3.使用搭建的检测系统，采用提出的检测流程，共进行了四类实验。首先使用直径已知的聚苯乙烯微球，测试了系统能探测到颗粒的最小直径。实验结果表明，最小能够探测到直径为100nm的微球。之后使用镀膜基片研究了基片表面粗糙度对检测效果的影响，并对透明基片检测效果进行了分析。该系统无法直接判断直径小于物镜衍射极限的微小颗粒，针对这一问题，设计并完成了标定实验。以微球散射光强为依据，推算出被测微球直径的近似值，在此基础上提出了一种简易的微小颗粒区分方法。