本文關(guān)鍵詞：微納特征結(jié)構(gòu)及表面形貌表征方法的研究

  更多相關(guān)文章： 納米測(cè)量機(jī) 白光干涉術(shù) 原子力顯微鏡 表面形貌 微納米測(cè)量

【摘要】：微納米技術(shù)與超精密加工技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)微納米幾何量測(cè)量提出了更高的要求。微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板作為一種實(shí)體標(biāo)準(zhǔn),其高精度、溯源性測(cè)量是微納米尺度幾何量量值準(zhǔn)確傳遞的重要保障,在微納米幾何量測(cè)量中具有重要作用。本文針對(duì)微納米測(cè)量領(lǐng)域?qū)μ卣鹘Y(jié)構(gòu)及表面形貌的測(cè)量需求,對(duì)微納米尺度的縱向(臺(tái)階高度)、橫向(一維線間隔)特征結(jié)構(gòu)及表面形貌表征方法進(jìn)行了研究。論文的主要研究工作如下:1.設(shè)計(jì)開發(fā)了白光干涉測(cè)頭,基于納米測(cè)量機(jī)(NMM)、原子力顯微鏡及白光干涉測(cè)頭,搭建了微納米坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng);在深入研究白光顯微干涉術(shù)測(cè)量原理與測(cè)量過程的基礎(chǔ)上,對(duì)白光顯微干涉術(shù)中的相干峰定位算法進(jìn)行了理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)。2.研究了臺(tái)階高度的評(píng)價(jià)方法,針對(duì)原子力顯微鏡在測(cè)量大尺寸臺(tái)階中存在的不足以及CCD相機(jī)視場(chǎng)限制等問題,提出了用于大尺寸臺(tái)階的單邊臺(tái)階評(píng)價(jià)方法。針對(duì)傳統(tǒng)固定步長(zhǎng)掃描法存在的信號(hào)利用率低、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等問題,提出了用于大尺寸臺(tái)階測(cè)量的白光變速掃描法。3.研究了一維線間隔的評(píng)價(jià)方法,提出在測(cè)量時(shí)通過多次迭代尋找正交掃描方向的方法。針對(duì)快速傅里葉變換法頻率分辨率有限的問題,使用二分法對(duì)頻譜進(jìn)行局部細(xì)化,以獲取更真實(shí)的線間隔值;針對(duì)重心法評(píng)價(jià)結(jié)果受采樣間距、雜質(zhì)污染、探針抖動(dòng)等影響較大的情況,對(duì)輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行插值,使用小波降噪和波紋濾波法去除噪聲和輪廓的波紋度,提高了重心法的評(píng)價(jià)精度。4.研究了表面粗糙度的評(píng)價(jià)方法。提出二維、三維表面粗糙度的快速高斯濾波卷積算法,通過迭代方式縮短了計(jì)算時(shí)間。基于VC6.0和Matlab混合編程,開發(fā)了表面粗糙度的數(shù)據(jù)處理軟件,實(shí)現(xiàn)了輪廓數(shù)據(jù)讀取、調(diào)平,二維、三維表面粗糙度參數(shù)評(píng)定及評(píng)定結(jié)果報(bào)表、圖形生成等功能。最后,對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)和展望。
【關(guān)鍵詞】：納米測(cè)量機(jī) 白光干涉術(shù) 原子力顯微鏡 表面形貌 微納米測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB302;TB383.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-24
• 1.1 課題研究的背景及意義15-16
• 1.2 微納特征結(jié)構(gòu)表征方法的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 表面形貌表征方法的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 微納米測(cè)量方法19-22
• 1.4.1 機(jī)械觸針測(cè)量法19
• 1.4.2 激光聚焦式測(cè)量法19-20
• 1.4.3 掃描電子顯微術(shù)20-21
• 1.4.4 光學(xué)顯微干涉術(shù)21-22
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 2 微納米坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建24-46
• 2.1 高精度定位與測(cè)量平臺(tái)24-25
• 2.2 原子力顯微測(cè)量系統(tǒng)25-29
• 2.2.1 原子力顯微測(cè)量原理25-27
• 2.2.2 基于NMM的原子力顯微測(cè)量系統(tǒng)27-28
• 2.2.3 AFM測(cè)頭的校準(zhǔn)28-29
• 2.3 白光干涉測(cè)量系統(tǒng)29-45
• 2.3.1 白光干涉信號(hào)數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.3.2 白光干涉測(cè)量原理30-31
• 2.3.3 相干峰定位算法31-38
• 2.3.4 白光干涉測(cè)量系統(tǒng)38-43
• 2.3.5 干涉系統(tǒng)的測(cè)量分辨率43-44
• 2.3.6 基于NMM的白光干涉測(cè)量系統(tǒng)44-45
• 2.4 本章小結(jié)45-46
• 3 微納米臺(tái)階結(jié)構(gòu)表征方法46-56
• 3.1 臺(tái)階結(jié)構(gòu)的表征46-48
• 3.2 臺(tái)階高度的評(píng)價(jià)方法48-50
• 3.2.1 直方圖法48-49
• 3.2.2 臺(tái)階結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)法49-50
• 3.3 納米級(jí)臺(tái)階評(píng)價(jià)結(jié)果分析50-52
• 3.4 大尺寸臺(tái)階結(jié)構(gòu)的測(cè)量52-55
• 3.4.1 變速掃描原理52-53
• 3.4.2 單邊臺(tái)階評(píng)價(jià)法53-54
• 3.4.3 微米級(jí)臺(tái)階評(píng)價(jià)結(jié)果54-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 4 一維線間隔特征結(jié)構(gòu)表征方法56-74
• 4.1 正交掃描方向56-59
• 4.2 局部頻譜細(xì)化的傅里葉變換法59-63
• 4.2.1 算法的基本原理59-61
• 4.2.2 一維線間隔樣板數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)分析61-63
• 4.3 重心法的優(yōu)化63-73
• 4.3.1 重心法基本原理63-66
• 4.3.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理66-68
• 4.3.3 小波降噪68-69
• 4.3.4 波紋濾波69
• 4.3.5 一維線間隔數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)分析69-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 5 表面形貌表征方法的研究74-87
• 5.1 表面特征的形成與劃分74-75
• 5.2 主要的表面粗糙度評(píng)定基準(zhǔn)75-80
• 5.2.1 最小二乘中線75
• 5.2.2 2RC濾波中線75-76
• 5.2.3 高斯濾波中線76-80
• 5.3 表面粗糙度參數(shù)表征80-83
• 5.3.1 二維表面粗糙度參數(shù)80-82
• 5.3.2 三維表面粗糙度參數(shù)82-83
• 5.4 數(shù)據(jù)處理軟件83
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析83-86
• 5.6 本章小結(jié)86-87
• 6 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)88
• 6.3 工作展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 作者簡(jiǎn)介92-93

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6 梁鑫;新型生物傳感器及其在相關(guān)生物物理研究中的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：956360