low-k薄膜较差的机械强度和界面粘附性限制了其在ULSI制造工艺过程中的应用。因此需要发展快速、准确、无损的检测手段来表征ULSI互连薄膜的机械特性。激光表面波技术利用表面波在分层结构中传播的色散现象对low-k薄膜的杨氏模量、泊松常数和界面粘附性进行无损检测,是一种具有广阔应用前景的ULSI互连介质机械特性在线检测方法。在理论方面,本文推导出表面波在固体媒介中传播的波动方程,发展了频率-速度色散曲线的快速求解方法。建立了“单层/多层low-k薄膜/Si基底”计算模型,获得表面波色散曲线与薄膜各项机械参数之间的关系。利用表面波沿Si晶体不同方向传播时,泊松常数对色散曲线的影响不同,开发出检测超薄薄膜杨氏模量和泊松常数的双向检测方法。在low-k薄膜/Si基底界面处引入“弹簧假设”边界模型,使表面波方法能够应用于界面粘附性的检测。在实验方面,优化了光路系统,分析了激光源对表面波信号的影响,并且引入电动平移设备,提高了检测的自动化水平。采用铜网作为屏蔽手段,有效减弱外界对信号的干扰,获得信噪比高于50:1的表面波信号。对经过处理的表面波信号进行FFT处理,最终获得适合匹配的光滑表面波色散曲线。在实验和理论色散曲线匹配方面,本文发展了原有的最小二乘匹配方法,提出了可以修正实验误差的快速匹配方法,使检测结果更加准确。本文对三组样片进行了表征。首先,采用LSAWs技术对掺Cs的多孔SiO₂样片杨氏模量进行检测,测试结果表明随着Cs掺杂浓度的增加,low-k薄膜杨氏模量也会提高。对超薄多孔Black DiamondTM样片进行双向检测,测定其杨氏模量和泊松常数;最后对low-k材料的粘附特性进行了表征,并且与传统的划擦法进行对比,验证了表面波方法的准确性。实验结果表明,激光表面波技术能够成功用于超薄low-k薄膜机械性能的检测。