【所屬領域】
智能制造
【痛點問題】
跨尺度微納表面結構是半導體集成電路、新型顯示、軍事隱身、安全防偽等先進制造領域的重要制造質量特征。跨尺度微納表面結構高精度測量，是相關產(chǎn)品制造質量保證的基礎。然而，跨尺度微納表面結構精度高、尺度小、尺度跨度大，結構復雜，如何實現(xiàn)其高效高精度測量，是相關制造領域面臨的重要瓶頸和挑戰(zhàn)。
【成果介紹】
本成果創(chuàng)新性發(fā)明了白光干涉原子力探針掃描跨尺度微納表面結構高精度測量技術及系統(tǒng)。
本項目依托華中科技大學儀器學科在表面形貌與結構精密測量領域的傳統(tǒng)特色優(yōu)勢和長期積累的科研基礎，在國家重大科學儀器設備開發(fā)專項、國家自然科學基金儀器研制專項、國家863重點項目課題、國家自然科學基金面上項目等支持下，針對相關制造領域微米尺度、納米尺度、跨尺度微納表面結構精密測量問題開展了系列研究。本成果技術主要包括以下方面：
1）提出了白光干涉原子力探針掃描跨尺度微納表面結構測量原理和方法，共光路融合白光顯微干涉與原子力探針傳感，突破跨尺度微納傳感瓶頸，解決大動態(tài)范圍微納結構測量難題，實現(xiàn)nm-μm-mm跨尺度微納表面結構高效測量；
2）提出了白光干涉原子力探針掃描跨尺度測量的可溯源標定和坐標統(tǒng)一方法，突破了白光干涉與原子力探針跨尺度微納傳感的坐標統(tǒng)一瓶頸和漂移難題，實現(xiàn)了微納表面結構跨尺度測量的可溯源和穩(wěn)定高精度；
3）提出了白光干涉質量評價模型和三維圖像噪聲區(qū)域辨識與重建方法，及二維掃描工作臺平面度誤差阿貝補償與二維運動同步計量方法，解決噪聲問題與宏微驅動二維工作臺運動誤差對測量精度的影響問題，為跨尺度微納表面結構高精度測量提供支撐。
圖1 微納結構多模式跨尺度測量儀器實物圖
圖2 白光干涉原子力探針掃描跨尺度微納表面結構測量原理示意圖
【技術優(yōu)勢】
本成果項目研制了具有我國自主知識產(chǎn)權的白光干涉原子力探針掃描測量儀等系列微納表面結構測量儀器，并通過了國家計量院組織的儀器性能和軟件的檢定測試，納米尺度原子力垂直測量范圍超出國際商用儀器10倍以上，水平動態(tài)范圍達國際領先水平。
【技術指標】
本成果項目提出了白光干涉原子力探針掃描跨尺度微納表面結構測量原理和方法，建立跨尺度傳感方法，實現(xiàn)nm-μm-mm跨尺度微納表面結構高效測量。同時，發(fā)明的白光干涉原子力探針掃描測量方法與現(xiàn)有商用原子力顯微鏡相比，垂直測量范圍提高10倍，分辨率優(yōu)于0.01nm。
【技術成熟度】
本項目成果目前處于可量產(chǎn)階段。
【應用場景】
本成果創(chuàng)新研制出的具有自主知識產(chǎn)權的白光干涉原子力探針掃描測量儀器，可在我國高端光刻裝備制造企業(yè)、高端顯示面板制造企業(yè)、激光全息安全防偽企業(yè)等國家重點產(chǎn)業(yè)的裝備研發(fā)、工藝優(yōu)化、產(chǎn)品質量提升中獲得重要應用。
【市場前景】
跨越nm-μm-mm的跨尺度微納表面結構是半導體集成芯片(IC)、新型顯示、微機電系統(tǒng)(MEMS)、智能傳感器、微納光學、光伏新能源、納米仿生、軍事隱身、激光全息安全防偽等國家高新先進制造領域的重要制造質量特征；其高精度測量，是相關產(chǎn)品功能質量保證、制造工藝分析和優(yōu)化的基礎，產(chǎn)業(yè)水平創(chuàng)新突破的關鍵，對整個國民經(jīng)濟具有重要意義。所研制的表面微納結構測量系列儀器，在微機電系統(tǒng)、先進光學成像、光伏新能源、仿生制造、軍事隱身等諸多領域具有廣闊的應用前景。預估潛在市場規(guī)模在5-10億范圍內。
【知識產(chǎn)權】
本成果已申請并授權中國發(fā)明專利30余項。
【合作方式】
專利許可、專利轉讓、作價投資、技術開發(fā)、面談等。
【聯(lián)系方式】
CG23016
