基于白光透射反射干涉的形貌重构方法验证

利用扫描白光干涉的测量方法,通过透射反射干涉的方式,对覆盖不同层数透明薄膜GaAs台阶结构进行透射测试,实现了对覆盖透明薄膜的GaAs台阶结构三维形貌还原方法的验证.该测量方法是在Pizeo的驱动下,通过改变测量臂和参考臂之间的光程差,使其不同高度的表面到达零光程差位置,并由CCD记录整个扫描过程中干涉条纹的变化状况,进而提取被测件的三维形貌信息.该测试技术具有非接触、无破损、高灵敏度和快速测量的特点.可为膜后形貌的三维重构提供借鉴方法.     

利用五帧相移算法进行纳米台阶高度的表征

描述了一种用于纳米级台阶高度表征的相移显微干涉测量方法,它被广泛用于高精度的表面测量上。系统采用集成了高分辨力（0．7nm）电容传感器的纳米定位器实现移相、健壮的Hariharan五帧相移算法,利用ISO5436—1：2000国际标准对纳米台阶高度结构进行了评价。结果表明,该方法具有无损、快速和易于在晶片上进行的特点。系统测量的精度在纳米量级,重复性在亚纳米量级。     

组合坐标法精确测量微纳米台阶样板高度

微/纳米级台阶高度的精确测量是纳米计量技术领域中重要的研究工作.文中提出了一种以精确定位为前提的多区域坐标组合台阶高度测量法,应用纳米三维测量机实现了标称高度1 mm的微/纳米级台阶样板高度的精确测量.结合实验数据,对影响测量结果的环节进行了分析,确定了影响测量结果的主要因素,并阐述了相应的解决办法.该技术内容对研究台...     

基于空间频域算法的三维微观形貌的测量

白光干涉术测量表面形貌,解决了单色光干涉测量中的相位不确定困扰。基于扫描白光干涉术的空间频域算法,具有受噪声影响小、计算精度高的优点。运用这一算法通过Mirau扫描干涉显微镜对台阶状样品表面进行了两次白光扫描测试,得出了台阶表面形貌结果,且两次测量的台阶高度相差不超过1 nm。同时,利用Zygo Newview 7200白光形貌仪对同一样品表面进行了测试对比,结果表明:两者得到的样品表面形貌一致,台阶高度相差0.9 nm。此外,实验数据处理的结果还表明:运用空间频域算法进行分析时二阶以上的色散完全可以忽略。     

一种可溯源原子力探针显微镜

研制了一种基于白光干涉的可溯源原子力探针扫描显微镜,提出了一种稳健的白光干涉零级条纹定位算法,建立了一套高分辨激光干涉位移测量系统。在此基础上提出了一种探针标定方法,实现微纳表面可溯源测量。通过对台阶高度为(21.4±1.5)nm的标准光栅进行10次重复测量,其结果的平均值为21.56 nm,标准差为0.51 nm;同时对高度为150 nm的三维特征样件进行了三维测量,验证了所研制仪器测量的准确性和稳定性。     

利用计量型原子力显微镜进行纳米台阶高度测量

计量型原子力显微镜纳米测量系统主要由扫描器、测针位置传感器和一体化微型激光干涉三维测量系统等部分构成．针对计量型原子力显微测量系统,采用三维激光干涉测量系统作为测量基准,以实现原子力测量系统的纳米尺度量值溯源和校准工作．建立了校准模型,分析了扫描器9项主要误差项,并将该模型应用到原子力显微镜扫描器的校准中．校准后的结果表明,除z轴位置误差不超过±2nm外,其他8项的残余误差均不超过±1nm．通过台阶高度国际比对,建立了台阶高度标准计算方法及不确定度分析模型．台阶高度国际比对的测量结果表明,计量型原子力显微镜的测量值与参考值相差均小于1．5nm．     

不透明薄膜厚度的光干涉法测量以及台阶的影响

提出使用数字CCD拍摄光干涉条纹,使用图像处理软件进行灰度值扫描分析光干涉条纹的方法,对不透明薄膜进行光干涉法测厚.数字CCD和图像处理软件的结合使用能够最大限度的降低目测带来的误差,并且也避免了使用复杂的干涉条纹提取算法,可以方便、准确地对不透明薄膜进行光干涉法测厚.同时我们使用光干涉法和轮廓仪法对不同高度遮挡物形成的台阶进行了对比测量,分析了不同台阶边缘斜坡对于光干涉法测量结果的影响,指出在制备台阶时遮挡物的高度必须满足一定的条件,并且根据这个条件推导出在我们的磁控溅射设备中,遮挡物高度小于50 μm可以得到满足光干涉法测厚条件的台阶.     

图像拼接技术在台阶高度样块评定中的应用

研究了目前国际上通用的图像拼接技术,针对白光干涉方法测量台阶高度样块图像视场区域小的问题,提出了一种使用台阶边缘作为匹配点、基于三维点集的台阶样块图像拼接方案,实现了台阶样块图像三维自动拼接,满足了按照国际通用的单线评价法对台阶高度进行评定的要求。使用美国VLSI公司的有证台阶高度标准样块对软件拼接准确度进行了验证。验证结果表明,最大差值为1.3 nm,偏差在VLSI给出的测量不确定度范围之内,显示出该图像拼接技术的有效性和高准确度。     

激光外差干涉测试

激光干涉测试具有测量准确度高、测量范围宽、测量速度快、测量过程容易实现自动化等优点。本文介绍一种抗干扰能力强、能在车间现场进行精密计量的激光外差干涉测试法和它的应用。     

动态傅里叶变换轮廓术实现路面形变快速检测

公路表面的三维结构对于判断公路路面破损状况具有重要的意义。基于光栅投影的傅里叶变换轮廓术将物体的高度信息编码在投影到待测物面上的正弦条纹的形变信息中,可以实现对物体的垂直测量。探讨了傅里叶变换轮廓术在高速公路路面面形测量-动态实时系统中的应用,提出了利用自适应标准模版匹配,基于特征图像识别的方法,分选破损的公路路面,从而实现对高速公路路面形变的快速实时检测。     

白光干涉测量系统的测量不确定度评定

白光干涉测量系统(white-light interference system,WLIS)广泛用于微纳米表面形貌的精密测量,其测量不确定度评定是研究白光干涉测量系统计量特性的一项重要工作.基于微纳米线间隔和台阶,建立了 WLIS测量表面形貌时的测量模型,明确了测量不确定度来源;以5000 nm的线间隔和180 nm的...     

高深宽比微结构深度测量技术的研究进展

高深宽比孔/槽微结构现广泛应用于微机电系统（MEMS）与三维集成电路（3D-IC）等领域,是微纳器件的基础性工艺结构。随着器件微型化与功能化的发展需求,孔/槽微结构的深宽比不断提升。深度作为重要参数对器件加工工艺、器件性能有直接影响,微孔/槽结构深度的精确测量具有重要意义,但测量方法面临巨大挑战,成为测量领域的难题之一。针对这一问题,按照非光学和光学测量方式将测量方法分为两大类,介绍了扫描电子显微镜、扫描探针术、白光显微干涉技术、共焦显微技术和反射光谱技术等测量方法的工作原理,在微孔/槽深度测量方面的研究现状,尝试从中总结每种测量方法的优缺点,最后,讨论了未来高深宽比微结构深度测量发展趋势以及研究重点,为之后高深宽比微结构深度的测量技术研究提供帮助。     

基于白光干涉测量技术的微器件三维形貌重构

垂直扫描法可以重构微系统中微纳结构的表面形貌, 更适合具有台阶结构的微纳结构, 其分辨率高、解算速度快、精度较高. 本文利用基于白光干涉技术的垂直扫描法, 对微器件的台阶形貌在微系统测试仪下所得的干涉图进行分析, 并重构台阶结构的表面形貌, 微系统测试仪所取的干涉图符合垂直扫描法的要求, 即光强峰值附近没有达到饱和, 得出了清晰的三维形貌图, 解算出的台阶高度和实际台阶高度一致, 其横向分辨率为 1.6 μm, 纵向分辨率为 0.05 μm.     

微米、纳米颗粒国家标准测量装置的研究

研究的目标是建立一套可溯源至激光波长的微米、纳米颗粒国家标准测餐装置,它用扫描电子显微镜高倍数放大、对准和定位颗粒影像,采用纳米位移扫描工作台和激光干涉仪测量微米、纳米量级的标准颗粒直径,其测量标准不确定度可优于5 nm+5×10~(-3).通过文中测量认证的标准颗粒校准各类不同原理和测量范围的颗粒测量仪器,达到各型颗粒测量仪器的量值准确和统一,并溯源至激光光波波长.     

基于单稳频激光的端面距离微尺寸测量方法

搭建了一种用于端面距离微尺寸测量的干涉光路,分别以频率高度稳定的532nm波长激光和波长不确定度水平相对较差的633nm波长激光作为光源进行照射以获取干涉图样。使用电荷耦合器件(CCD)传感器获取干涉图样,采用数字图像处理手段清晰化干涉图样,并利用条纹的像素距离计算干涉条纹级次差的小数部分,用多波长的小数重合法计算端面间距。通过系统的软件部分,利用数字图像处理的手段对干涉图像的质量进行优化,在较为简单的实验条件下实现精度较高的端面距离微尺寸测量。     

用于纳米级表面形貌测量的光学显微测头

为了满足纳米级表面形貌样板的高精度非接触测量需求,研制了一种高分辨力光学显微测头。以激光全息单元为光源和信号拾取器件,利用差动光斑尺寸变化探测原理,建立了微位移测量系统,结合光学显微成像系统,形成了高分辨力光学显微测头。将该测头应用于纳米三维测量机,对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验。结果表明：该光学显微测头结合纳米三维测量机可实现纳米级表面形貌样板的可溯源测量,具有扫描速度快、测量分辨力高、结构紧凑和非接触测量等优点,对解决纳米级表面形貌测量难题具有重要实用价值。     

Development of an In-Situ Laser Machining System Using a Three-Dimensional Galvanometer Scanner

In this study, a three-dimensional (3D) in-situ laser machining system integrating laser measurement and machining was built using a 3D galvanometer scanner equipped with a side-axis industrial camera. A line structured light measurement model based on a galvanometer scanner was proposed to obtain the 3D information of the workpiece. A height calibration method was proposed to further ensure measurement accuracy, so as to achieve accurate laser focusing. In-situ machining software was developed to realize time-saving and labor-saving 3D laser processing. The feasibility and practicability of this in-situ laser machining system were verified using specific cases. In comparison with the conventional line structured light measurement method, the proposed methods do not require light plane calibration, and do not need additional motion axes for 3D reconstruction; thus they provide technical and cost advantages. The in-situ laser machining system realizes a simple operation process by integrating measurement and machining, which greatly reduces labor and time costs.     

一种带三维坐标测量的新型万能工具显微镜（108J）

本文提出了一种带三维坐标测量的新一代万能工具显微镜的构想，在结构方面打破了传统万能工具显微镜的常规模式，吸收了三维坐标测量机的优点，扩大了测量范围，提供了计算机技术，使仪器向精密，高效方向发展；并采用ＣＣＤ电视摄像，双筒目镜观察等新措施，为万能工具显微镜的更新换代开辟了一条新路．