表面微觀形貌的測(cè)量及其表征.pdf

1、一個(gè)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(lái)科技的發(fā)展對(duì)各種納米器件表面精度提出了越來(lái)越高要求，如對(duì)半導(dǎo)體掩膜、磁盤(pán)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(jí)表面的測(cè)量和表征的問(wèn)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(cè)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?cè)诩{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(cè)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(cè)量工具，對(duì)其在微觀表面形貌檢測(cè)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的程序。對(duì)表面形貌評(píng)價(jià)表征理論進(jìn)行了研究，對(duì)motif形貌表征方法進(jìn)行了研究探討。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）對(duì)掃描隧道顯微鏡原理進(jìn)行了分析，分析其優(yōu)缺點(diǎn)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(duì)其采集的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了分析，并針對(duì)不同的數(shù)據(jù)格式提出了針對(duì)粗糙度分析的不同數(shù)據(jù)處理方法。同時(shí)針對(duì)STM IPC-205B型掃描隧道顯微鏡的特點(diǎn)，提出在進(jìn)行粗糙度分析之前對(duì)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(píng)價(jià)理論。并利用所編寫(xiě)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(jì)學(xué)看，三維粗糙度評(píng)價(jià)更具有穩(wěn)健性。 （3）對(duì)二維motif方法進(jìn)行了闡述，并對(duì)目前三維motif方法的發(fā)展進(jìn)行了研究。對(duì)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(duì)三維motif方法的進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用，展示了其獨(dú)到之處。 （4）采用Visual C++6.0為編程軟件，開(kāi)發(fā)針對(duì)STM IPC-205B型機(jī)的粗糙度分析軟件，包含基于輪廓中線二維粗糙度