表面微觀形貌的測量及其表征.pdf

1、一個制件表面的微觀幾何形貌特性在很大程度上影響著它的許多技術(shù)性能和使用功能，而近年來科技的發(fā)展對各種納米器件表面精度提出了越來越高要求，如對半導(dǎo)體掩膜、磁盤等均已提出粗糙度的均方根小于1nm 的表面要求，這給科研人員提出了納米級表面的測量和表征的問題。掃描隧道顯微鏡（STM）作為一種基于量子隧道效益的新型高分辨率顯微鏡，是納米測量學(xué)的基本工具，其在表面形貌研究、生命科學(xué)及納米制造等領(lǐng)域都有較廣的應(yīng)用。掃描隧道顯微鏡為人們在納米尺度上去研

2、究表面提供了有力的工具。因此，研究掃描隧道顯微鏡在表面形貌檢測上的應(yīng)用以及表面形貌的表征的研究具有重大的意義。 本文以STM IPC-205B型掃描隧道顯微鏡為測量工具，對其在微觀表面形貌檢測上的應(yīng)用進(jìn)行了研究并開發(fā)了相應(yīng)的程序。對表面形貌評價表征理論進(jìn)行了研究，對motif形貌表征方法進(jìn)行了研究探討。本文的主要研究內(nèi)容如下： （1）對掃描隧道顯微鏡原理進(jìn)行了分析，分析其優(yōu)缺點及其應(yīng)用領(lǐng)域。分析了STM IPC-205B

3、型掃描隧道顯微鏡各主要部分的性能，對其采集的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了分析，并針對不同的數(shù)據(jù)格式提出了針對粗糙度分析的不同數(shù)據(jù)處理方法。同時針對STM IPC-205B型掃描隧道顯微鏡的特點，提出在進(jìn)行粗糙度分析之前對采集的表面新貌數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的濾波處理，以減少噪聲的影響。 （2）闡述了傳統(tǒng)的基于輪廓中線的粗糙度提取理論，并研究了基于形貌中面的三維粗糙度評價理論。并利用所編寫的程序?qū)呙杷淼里@微鏡采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行二、三維的粗糙度分析，得到的結(jié)

4、果顯示從統(tǒng)計學(xué)看，三維粗糙度評價更具有穩(wěn)健性。 （3）對二維motif方法進(jìn)行了闡述，并對目前三維motif方法的發(fā)展進(jìn)行了研究。對Barre′的基于分水嶺算法的三維motif方法進(jìn)行了研究，并提出了的三維motif合并的具體方法和準(zhǔn)則。對三維motif方法的進(jìn)行了實例應(yīng)用，展示了其獨到之處。 （4）采用Visual C++6.0為編程軟件，開發(fā)針對STM IPC-205B型機的粗糙度分析軟件，包含基于輪廓中線二維粗糙度