本文關(guān)鍵詞：具有曲率突變特征的微結(jié)構(gòu)測(cè)量技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 基準(zhǔn)坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)化 雙傾測(cè)量模式 兩級(jí)伺服聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) 幾何參數(shù)估計(jì)

【摘要】：具有曲率突變特征的微結(jié)構(gòu)是微機(jī)電系統(tǒng)元部件的重要形貌特征,其幾何參數(shù)對(duì)功能特性有著極其重要的影響,因此具有曲率突變特征的微結(jié)構(gòu)的形貌測(cè)量是精密、超精密測(cè)量中不可或缺的一部分。由于深溝槽(臺(tái)階)微結(jié)構(gòu)是具有曲率突變特征的微結(jié)構(gòu)的典型代表,深溝槽(臺(tái)階)微結(jié)構(gòu)的測(cè)量難點(diǎn)也是具有曲率突變特征的微結(jié)構(gòu)測(cè)量技術(shù)中的關(guān)鍵點(diǎn),因此本課題針對(duì)深溝槽(臺(tái)階)微結(jié)構(gòu)的測(cè)量技術(shù)展并一系列深入的討論和研究。 首先,本課題運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法對(duì)于掃描鎢絲探針的電化學(xué)蝕刻過程進(jìn)行數(shù)值仿真,并與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,優(yōu)化改進(jìn)鎢絲探針的電化學(xué)蝕刻工藝,形成了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室已有的探針制作設(shè)備批量生產(chǎn)具有超尖細(xì)尖端的大長(zhǎng)徑比鎢絲掃描探針的技術(shù)。具有超尖細(xì)尖端的大長(zhǎng)徑比鎢絲掃描探針在一定程度上解決了多隧道電流耦合效應(yīng)造成的問題,實(shí)現(xiàn)了掃描過程中在曲率突變區(qū)域仍能保持穩(wěn)定隧道電流。 之后應(yīng)用高斯曲率數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行面形特征點(diǎn)描述,基于面形特征點(diǎn)建立測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系,討論了調(diào)整基準(zhǔn)坐標(biāo)系到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的方法。然后引入雙傾測(cè)量模式,對(duì)于樣品進(jìn)行正負(fù)傾角兩次掃描,基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)化的方法完成測(cè)量結(jié)果圖像拼接,最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)于23μm深溝槽(臺(tái)階)微結(jié)構(gòu)無盲點(diǎn)三維掃描成像。幾何尺度測(cè)量誤差在1%以內(nèi),側(cè)壁傾角測(cè)量誤差小于5%。 在文章的第五章提出了基于精密微位移電動(dòng)臺(tái)與PZT構(gòu)成的測(cè)頭運(yùn)動(dòng)裝置的兩級(jí)伺服聯(lián)動(dòng)控制流程。通過以精密微位移電動(dòng)臺(tái)補(bǔ)償壓電陶瓷量程不足的方式,大大擴(kuò)展了掃描隧道顯微系統(tǒng)的量程,進(jìn)一步的基于實(shí)驗(yàn)室自制具有超尖細(xì)尖端的大長(zhǎng)徑比鎢絲掃描探針以及雙傾測(cè)量技術(shù)完成了1031μm高臺(tái)階的表面形貌精密掃描實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在臺(tái)階高度和寬度等幾何尺度上測(cè)量誤差在2%以內(nèi),測(cè)量噪聲在80nm左右。 綜上所述,本課題的研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)于具有曲率突變特征微結(jié)構(gòu)的無損精密檢測(cè),在測(cè)量尺度上從微米級(jí)到亞毫米,測(cè)量精度則保持在100nm以內(nèi),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于該特殊微結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)以及幾何參數(shù)精確評(píng)估。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH-39;TG806

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本文編號(hào)：1280875