白光干涉原子力顯微鏡若干關(guān)鍵技術(shù)及軟件系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，越來越多的制件表面形貌朝納米尺度和精度發(fā)展，如光學(xué)表面、光刻表面、信息存儲表面等等。保證和提升這些表面質(zhì)量，需要納米分辨率的表面形貌和結(jié)構(gòu)測量儀器。白光干涉原子力顯微鏡（White Light Interference based Atomic Force Microscope,以下簡稱WLIAFM）充分利用了原子力顯微鏡的高橫向分辨率和垂直方向靈敏性，及光學(xué)干涉高的位移測量精度，將白光干涉和原子力探針結(jié)合，構(gòu)成

2、一種納米分辨率表面形貌和結(jié)構(gòu)測量儀器，具有重要意義。本文圍繞WLIAFM若干關(guān)鍵技術(shù)和軟件系統(tǒng)展開研究，主要工作如下：
　　1）針對原子力探針懸臂上白光干涉零級條紋定位問題，提出了一種依據(jù)極差分析的改進(jìn)極值法和一種結(jié)合小波分析與Hilbert變換的曲線包絡(luò)法。這兩種零級條紋提取算法各有不同。改進(jìn)極值法快速并且相比單純的極值法具有較高的穩(wěn)定性，但精度不高，相對曲線包絡(luò)法穩(wěn)健性不足。曲線包絡(luò)法具有很好的穩(wěn)健性和高精度，但計算速度相對改

3、進(jìn)極值法較慢。測量時可以根據(jù)測量效率和精度要求的不同選擇不同的算法。
　　2）通過對原子力探針建模分析，提出了白光干涉零級條紋位置與原子力探針豎直位移關(guān)系的快速標(biāo)定方法。該標(biāo)定方法有效解決了條紋分辨率動態(tài)變化的問題，保證了儀器的測量精度。
　　3）研究了一種原子力探針自動接觸被測表面控制方法。該控制方法根據(jù)探針的標(biāo)定結(jié)果，計算出滿足儀器分辨率要求的零級條紋起始位置，以控制原子力探針較快接觸到工件。同時，避免人為誤操作損害探針