检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：袁琳天津大学

学位级别：博士

微纳制造是先进制造技术的重要组成部分,是衡量国家高端制造水平的重要指标。微纳检测技术是微纳制造技术发展的前提和基础,旨在以微/纳米级的精度测量加工表面特征。目前,微纳制造技术加工的表面具有结构日益小型化、特征日益复杂化的... 详细信息

微纳制造是先进制造技术的重要组成部分,是衡量国家高端制造水平的重要指标。微纳检测技术是微纳制造技术发展的前提和基础,旨在以微/纳米级的精度测量加工表面特征。目前,微纳制造技术加工的表面具有结构日益小型化、特征日益复杂化的发展趋势,而不同测量方法有各自的特点和适用场合,针对复杂表面的测量,往往需要分别使用多种方法/设备完成测量任务,由此带来了测量效率低、难以实现空间位置匹配等问题。因此,多模式测量系统的开发,对满足不同精度和场合的测量需求、解决表面计量技术中的复杂问题具有重要意义。本文开发了一套具有高精度、高适应性的多模式光学测量系统,对表面形貌和薄膜的测量方法展开研究,主要完成工作有: 1.针对微纳制造技术加工表面的结构日益小型化、特征日益复杂化的发展趋势,论述了开发多模式测量系统的重要意义。调研了表面形貌和薄膜的光学测量方法,对方法的特点和应用场合进行了对比和总结,选择了白光干涉法和变焦法作为多模式系统集成的测量方法,不同方法间能够优势互补,以满足大多数应用场合的测量需求。 2.开发了以Linnik型干涉结构为基础的多模式光学测量系统,阐述了白光干涉法和变焦法的光路结构。基于Lab VIEW软件开发了用户操作界面,实现了系统中硬件的控制与通讯配合。完成了测量方法的测量噪声、测量精度等参数的性能评价,验证了白光干涉法和基于主动照明方式的变焦法具有纳米级的测量精度。 3.提出了带有约束的非线性拟合方法,解决了材料色散模型、折射率和厚度初值未知情况下的薄膜测量问题。仿真分析了折射率的等效计算、约束初值的准确性和波长分辨力等因素对拟合结果影响。二氧化硅薄膜样品的测量验证了所提出方法的精度,折射率重复测量精度可达10-3,并应用于混合聚合物薄膜的测量。 4.提出了微米级大尺寸台阶高度的快速测量方法,测量过程无需机械扫描,且仅需单帧白光干涉光谱信号。通过理论推导和仿真计算确定了台阶高度的测量范围,仿真分析了截取信号的窗函数、台阶在视场的位置等因素对测量结果的影响。标准台阶的测量验证了所提出方法的精度,重复测量精度可达纳米级,并实现了多台阶高度的同时测量。 5.针对变焦测量方法,提出了聚焦评价函数的快速搜索策略来提高计算效率,实现了非测点、离群点等异常点的识别与处理。提出了主动照明方式,将变焦法的应用场合拓展至低反射率、纹理信息欠缺表面/界面的测量中,并讨论了投影周期和明暗比对测量结果的影响。通过测量不同粗糙程度的表面,对比分析了均匀照明和主动照明方式的适用场合。实现了微流控芯片、薄膜样品等低反射率、纹理信息欠缺表面/界面的测量,以及圆弧刃车刀、激光加工样品等大斜率、粗糙表面的测量,详细讨论了圆弧刃车刀几何参数的提取过程。

关键词：多模式测量系统白光干涉光谱法变焦法表面形貌测量薄膜测量

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表面微/纳米计量中的光学测量方法综述

引用

计测技术 2023年第1期43卷 30-47页

作者：袁琳郭彤郭心远祝敏豪万一夫天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

微纳检测技术旨在以微/纳米级的精度测量加工表面特征,在加工过程的控制、建立表面特征与功能间的联系等方面具有重要作用。光学测量方法具有高精度、快速和无损的特点,是微纳检测技术研发的重要内容。本文介绍了表面形貌和薄膜的光学... 详细信息

微纳检测技术旨在以微/纳米级的精度测量加工表面特征,在加工过程的控制、建立表面特征与功能间的联系等方面具有重要作用。光学测量方法具有高精度、快速和无损的特点,是微纳检测技术研发的重要内容。本文介绍了表面形貌和薄膜的光学测量方法,并对各方法的特点及应用场合进行了对比总结。微纳制造技术加工的表面具有结构日益小型化、特征日益复杂化的特点,因此开发多模式测量系统是微纳检测技术的发展趋势。

关键词：光学测量方法表面形貌薄膜多模式测量系统

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