具有曲率突變特征的微結(jié)構(gòu)測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、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)展開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

2、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)尖端的大長徑比鎢絲掃描探針的技術(shù)。具有超尖細(xì)尖端的大長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。

3、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