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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 機械工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/8432
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor廖先順(Hsien-Shun Liao)
dc.contributor.authorShih-Han Chengen
dc.contributor.author鄭詩翰zh_TW
dc.date.accessioned2021-05-20T00:54:20Z-
dc.date.available2022-07-29
dc.date.available2021-05-20T00:54:20Z-
dc.date.copyright2020-08-04
dc.date.issued2020
dc.date.submitted2020-07-29
dc.identifier.citation[1] 許宏輝, '光學薄膜厚度量測之研究,', 2005.
[2] 黃英碩等, '像散式光學偵測系統:奈米量測新利器,' 科儀新知(200), 2014.
[3] 費曼, 理查, 雷頓, 羅伯, 山德士, 馬修, '費曼物理學講義III (1) 量子行為,' 台灣:天下文化書, 2006.
[4] 陳彥宏, '像散式讀取頭干涉現象探討與位移量測應用, '國立台灣大學機械工程研究所碩士論文, 2011.
[5] The Michelson Interferometer-A Laser Lab Alignment Guide, WiredSense.
[6] 許宏輝, '光學薄膜厚度量測之研究,', 2005.
[7] 韓建遠,'橢圓偏光儀在生物感測之擴展應用, '國立交通大學光電工程研究所博士論文, 2006.
[8] 黃毓中, '利用調制式橢圓偏光術於研究光學參數、薄膜厚度與光學性質, '逢甲大學電子工程學系碩士論文, 2002.
[9] Lionel R. Watkins, 'A phase-stepped spectroscopic ellipsometer,' Optics and Lasers in Engineering, vol. 67, pp182-185, 2015.
[10] Lionel R. Watkins and Maxime Derbois, 'White-light ellipsometer with geometric phase shifter,' Applied Optics, vol. 51, Issue 21, pp. 5060-5065, 2012.
[11] Zapf, T. and R Wijnaendts-van-Resandt, 'Confocal laser microscope for submicron structure measurement,' Microelectronic Engineering 5(1-4), 573-580, 1986
[12] T R Armstrong and M P Fitzgerald, 'An autocollimator based on the laser head of a compact disc player,' Meas. Sci. Technol. 3 1072-6, 1992.
[13] Klaus Ehrmann, Arthur Ho, and Claus Schindhelm, 'A 3D optical profilometer using a compact disc reading head,' Meas. Sci. Technol. 9 1259-1265, 1998.
[14] En-Te Hwu, Shao-Kang Hung, Kuang-Yuh Huang and Ing-Shouh Hwang, 'Real-time detection of linear and angular displacements with a modified DVD optical head,' Nanotechnology, vol. 19, no. 11, p. 115501, 2008.
[15] En-Te Hwu, Illers, H., Jusjo, L., and Danzebrink, H. U., ' A hybrid scanning probe microscope (SPM) module based on a DVD optical head,' Meas. Sci. Technol. 20 084005, 2009.
[16] Hsien-Shun Liao, Guan-Teng Huang, Ho-Da Tu, Ting-He Lin, and En-Te Hwu, 'A novel method for quantitative height measurement based on an astigmatic optical profilometer,' Meas. Sci. Technol. 29 107002, 2018.
[17] Chien-Hung Liu, Shien-Chang Yeh, and Hsueh-Liang Huang, 'Thickness measurement system for transparent plates using dual digital versatile disc (DVD) pickups,' Applied Optics, vol. 49, Issue 4, pp. 637-643, 2010.
[18] Quangsang Vo, Fengzhou Fang, Xiaodong Zhang, and Linlin Zhu, 'Reducing the residual focus error signal in optical pickup head astigmatism displacement systems using the signal conditioning method,' Applied Optics, vol. 57, Issue 34, pp. 9972-9980, 2018.
[19] 張曜基, '表面輪廓儀用撓折式掃描平台之設計, '國立交通大學機械工程研究所碩士論文, 2013.
[20] Fredric E. Scire and E. Clayton Teague, 'Piezodriven 50-um range stage with subnanometer resolution,' Review of Scientific Instruments, vol. 49, pp. 1735-1740, 1978
[21] Dongwoo Kang Kihyum Kim, Dongmin Kim, Jongyoup Shim, Dae-Gab Gweon, and Jaehwa Jeong, 'Optimal design of high presicion XY-scanner with nanometer-level resolution and millimeter-level working range,' Mechatronics, vol. 19, pp. 562-570, 2009.
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/8432-
dc.description.abstract光學輪廓儀為一種非接觸式量測儀器,可以用來量測樣品的表面輪廓、反射率以及粗糙度等資訊,目前已經被廣泛應用於電子電機、半導體製程、生醫工程以及微機電元件等各種領域。相較於接觸式表面輪廓儀,光學輪廓儀有著量測速度快、不會傷害到樣品表面、不需要探針耗材等優點。然而目前許多致力於光學輪廓儀之研究,主要用於量測待測樣品之表面資訊,沒有辦法得到樣品之內部資訊。為了得到薄膜樣品之上下表面資訊,本論文利用商用DVD讀取頭以及自製之共振掃描器設計一像散式光學輪廓儀,透過此像散式光學輪廓儀對半透明薄膜樣品進行掃描量測,除了有著相較於過去像散式光學輪廓儀更快的Z軸掃描速度,同時也可以透過像散式原理得到薄膜上下表面之聚焦誤差訊號(Focus error signal),進而透過分析計算求得薄膜厚度。論文最後透過商用雷射共焦顯微鏡校正,本論文建構之像散式光學輪廓儀系統可以有效量測約10 μm至40 μm之薄膜厚度。zh_TW
dc.description.abstractOptical profilometer is a non-contact measuring instrument for measuring the sample surface profile, reflectivity and roughness information, which has been widely used in electronics, semiconductor manufacturing processes, biomedical engineering, and MEMS. Comparing with the contact profilometer, the optical profilometer has the advantages of fast scanning, sample protection, and no need for stylus. Currently, most studies on optical profilometer mainly focus on the surface information of the samples, and the sub-surface information of the sample is not available. To overcome this limitation, an astigmatic optical profilometer equipped a commercial DVD pick up head and a homemade resonant scanner was developed. Comparing with the previous astigmatic optical profilometer, the proposed system can achieve a faster Z-axis scanning speed and obtain the focus error signal on upper and lower surfaces of the semi-transparent thin film through astigmatic principle. Moreover, an analysis method was proposed to calculate the thin film thickness. The experimental result was verified by a commercial laser confocal microscope. The astigmatic optical profilometer constructed in this thesis can effectively measure the thin film with a thickness from 10 μm to 40 μm.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-05-20T00:54:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1
U0001-1807202013484200.pdf: 5706893 bytes, checksum: 82baff93f465da988e98edb9f16aa590 (MD5)
Previous issue date: 2020
en
dc.description.tableofcontents論文審定書 I
誌謝 II
摘要 III
Abstract IV
圖目錄 VIII
表目錄 XII
符號表 XIII
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2文獻回顧 2
1.2.1薄膜膜厚量測方法 2
1.2.2像散式光學輪廓儀之發展 8
1.2.3撓性機構介紹 16
1.3研究目的 18
1.4內容簡介 18
第二章 像散式薄膜量測原理之探討 19
2.1像散光學原理 19
2.2量測模式原理 21
2.2.1固定高度掃描模式 21
2.2.2 Z軸調變模式 25
2.2.3共振掃描器弦波運動資料校正方法 27
第三章 像散式光學輪廓儀系統架構 31
3.1輪廓儀系統架構與量測元件 31
3.1.1共振式撓性結構 33
3.1.2像散式讀取頭結構 36
3.1.3薄膜載台 36
3.1.4 XYZ微調平台與Z-stage 37
3.1.5控制系統 39
3.1.6壓電掃描器 掃描器控制器 39
3.1.7高壓放大器 41
3.1.8自製放大器 41
3.1.9客製化放大器 42
3.2薄膜量測操作流程 43
3.2.1固定高度模式 43
3.2.2 Z軸調變模式 44
3.3實驗資料分析流程 46
3.3.1薄膜厚度計算 46
3.3.2耦合厚度計算 52
第四章 像散式光學輪廓儀之測試與分析 61
4.1厚度40 μm之薄膜量測分析 62
4.1.1 40 μm薄膜表面影像量測 62
4.1.2 40 μm薄膜厚度及反射率量測 63
4.1.4 40 μm薄膜三維影像 65
4.2 厚度30 μm之薄膜量測分析 67
4.2.1 30 μm薄膜表面影像量測 67
4.2.2 30 μm薄膜厚度及反射率量測 68
4.2.4 30 μm薄膜三維影像 70
4.3 厚度15 μm之薄膜量測分析 72
4.3.1 15 μm薄膜表面影像量測 72
4.3.2 15 μm薄膜厚度量測 72
4.4薄膜膜厚校正與整理 77
4.4.1實驗與校正結果整理 78
第五章 結論與未來展望 80
參考文獻 81
附錄A 壓電掃描器規格表 83
dc.language.isozh-TW
dc.title基於像散式光學之膜厚量測方法之開發zh_TW
dc.titleDevelopment of Film Thickness Measurement Method based on Astigmatic Opticsen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear108-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee楊志文(Chih-Wen Yang),高豐生(Feng-Sheng Kao)
dc.subject.keyword光學輪廓儀,DVD讀取頭,像散,薄膜,厚度量測,共振,zh_TW
dc.subject.keywordoptical profilimeter,DVD pick up head,astigmitism,thin film,thickness measurement,resonancce,en
dc.relation.page83
dc.identifier.doi10.6342/NTU202001619
dc.rights.note同意授權(全球公開)
dc.date.accepted2020-07-29
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept機械工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:機械工程學系

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