CN103196400A - 一种量测图案化衬底的量测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种量测图形化衬底图形的方法，主要用于测试在平滑衬底上进行规则图形化后图形尺寸的量测；方法中利用扫描电子显微镜（SEM）作为测试工具，但测试过程没有按照普通裂片的制样方式进行，而是将整片无损伤地进行测试；测试中将样品进行一定角度倾斜，量测倾斜后的成像尺寸，经过一定运算可以得到所测样品实际图形尺寸。本发明介绍的方法给出了SEM在高度测试中新的形式，开启了图形化衬底图形尺寸的无损伤测试模式，既节约了成本又简化了测试中制样的流程。

Description

一种量测图案化衬底的量测方法

技术领域

本发明涉及一种图形的测量方法，尤其是一种利用SEM无损伤测试图形化衬底图形尺寸的方法。

背景技术

目前资源匮乏，能源紧张问题已经成为全球经济发展的瓶颈，在供电日趋紧张的情况下，世界各国均不约而同地开始了新型照明光源的探索。LED作为一种得到广泛关注的新型光源，具有节能、环保、寿命长等优势，理论上可实现只消耗白炽灯10%的能耗，比荧光灯节能50%。

LED用于日常生产生活必须提高其发光效率，而目前常用的技术方案就是使用图案化蓝宝石衬底，即PSS技术。PSS就是利用光刻、刻蚀等技术在单抛的蓝宝石衬底表面加工出有规律的图案，选择合适的PSS衬底，可以减少LED外延中的位错密度，改善晶体质量提高LED内量子效率；同时PSS的特殊结构也可以散射光线增加光萃取效率，因此增加LED亮度。基于此，对PSS的选择也随即成为了LED产业链中重要一环，目前用于检测PSS的主要测试方式主要包括扫SEM和原子力显微镜（AFM）：然而常规测试中SEM是破坏性测试，无形中将会增加原料成本；AFM测试则会导致探针的损耗严重，并且一旦探针更换不及时就会得到看似理想的结果，实则为虚假信息，这样便会给生产带来严重后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种通过测试旋转SEM承载台一定角度的图形尺寸来计算实际尺寸的量测图案化衬底的方法。

本发明所采用的技术方案为：一种量测图案化衬底的量测方法，包括以下步骤：

1）将样品整片放置在扫描电子显微镜SEM承载台上；

2）旋转SEM承载台一定的角度m；

3）分别记录旋转后样片图形的高度h，水平夹角α，通过公式得到图形实际高度H与h，α，m之间的关系，计算得出实际高度H。

所述的实际高度H与h，α，m之间的关系是：

进一步的说，待测样品为具有圆锥形图案的图形化衬底，其正视图为等腰三角形；所述的实际高度H与h，α，m之间的关系是：

本发明在测试中由于SEM的探头保持不变，故图形与水平夹角α几乎接近为恒定值，这样便可以逐渐统计到tanα的趋近值，最后根据tanα值可以计算得到实际图形尺寸与旋转后图形尺寸间的关系。

本发明的有益效果是：一方面该方法启用了现有设备一些常被忽视的功能，增加了设备利用率，另一方面确实能反映所测样品的尺寸信息，且制样简单，测试也不复杂。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为旋转45°后计算模型；

图2为同一SEM机台固定夹角与高度关系；

图3为tanα的趋势图；

图4为旋转45°后SEM测试照片。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

为了计算图形化衬底上面图形的实际尺寸，本发明中对测试过程进行以下规定：测试过程SEM的倍率、扫描速率等均保持一致，另外由于测试过程均在同一台SEM上进行，且测试过程用的承载台也为同一台。因此将模型简化为图1所示（旋转角度为45°），根据图1可以得到：

而对于同一台SEM，在同样旋转45°时，可以得到图2：

同一台SEM，同一个45°下测试，

假定tanα=C（C为常数）

考察：(H,h)∝tanα

$\mathrm{\Θ}\tan \mathrm{\α}=\frac{\sqrt{2}H-h}{h}$

$\stackrel{\·}{\·\·}\tan \mathrm{\α}=\frac{\sqrt{2}H-h}{h}\∝C$

最后通过SEM来实际考察H与h的数值，看二者之间的关系是否可以得到同一台SEM在45°下旋转后tanα是否为常数C：

表1：实际测试中tanα值

取tanα=0.1114，如图3，则：

$\⇒\tan \mathrm{\α}=0.144$

$\mathrm{\Θ}\tan \mathrm{\α}=\frac{\sqrt{2}H-h}{h}$

$\stackrel{\·}{\·\·}\tan \mathrm{\α}=0.114=\frac{\sqrt{2}H-h}{h}$

$\⇒H=\frac{\sqrt{2}h\·(1+\tan \mathrm{\α})}{2}=\frac{\sqrt{2}h\·(1+0.114)}{2}$

$\⇒\mathrm{height}:H=\frac{\sqrt{2}h\·\left(1.114\right)}{2}=0.7877h$

最后得到实际图形尺寸与旋转后尺寸关系为：H=0.7877h。据此可以按照本发明中介绍的方法在不破坏样品的前提下，清楚样品尺寸信息，并且SEM也能给出清晰的图片，如图4，这样也可以按照尺寸需要对样品进行分类。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (4)

1.一种量测图案化衬底的量测方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将样品整片放置在扫描电子显微镜SEM承载台上；

2）旋转SEM承载台一定的角度m；

3）分别记录旋转后样片图形的高度h，水平夹角α，通过公式得到图形实际高度H与h，α，m之间的关系，计算得出实际高度H。

2.如权利要求1所述的一种量测图案化衬底的量测方法，其特征在于：所述的实际高度H与h，α，m之间的关系是：

3.如权利要求1所述的一种量测图案化衬底的量测方法，其特征在于：所述的待测样品为具有圆锥形图案的图形化衬底，其正视图为等腰三角形；所述的实际高度H与h，α，m之间的关系是：

4.如权利要求1所述的一种量测图案化衬底的量测方法，其特征在于：所述的测试中的SEM的探头保持不变，图形与水平夹角α为恒定值。

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