| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| Chapter 1 Introduction | 第11-34页 |
| 1.1 Significance of the study | 第11-13页 |
| 1.2 Background | 第13-15页 |
| 1.3 Imaging techniques of micro and nano sidewall structures | 第15-17页 |
| 1.3.1 CD scanning electron microscope (CD-SEM) | 第15-16页 |
| 1.3.2 Optical Scatterometry (OCD) | 第16页 |
| 1.3.3 CD small angle X-ray scatterometry (CD-SAXS) | 第16-17页 |
| 1.3.4 Atomic force microscope | 第17页 |
| 1.4 AFM imaging of micro and nano sidewall structures | 第17-30页 |
| 1.4.1 Limitation of the conventional AFM in sidewall scanning | 第17-18页 |
| 1.4.2 Tip-sample interaction and feedback control | 第18-21页 |
| 1.4.3 AFM methods for imaging of micro and nano sidewall structures | 第21-30页 |
| 1.5 Measurement uncertainty and its sources | 第30-31页 |
| 1.6 Objective | 第31-32页 |
| 1.7 Thesis contents | 第32-34页 |
| Chapter 2 Sidewall imaging with the tilt-scanning method | 第34-55页 |
| 2.1 Introduction | 第34页 |
| 2.2 Principle of the tilt-scanning method | 第34-35页 |
| 2.3 Optical fiber probe | 第35-36页 |
| 2.4 Deep trench imaging capability of the OFP | 第36-39页 |
| 2.5 Sidewall imaging with the tilted OFP | 第39-44页 |
| 2.5.1 Rotatory holders for the OFP | 第40-41页 |
| 2.5.2 Amplitude calibration of the tilted OFP | 第41-42页 |
| 2.5.3 Automatic switch control for tilt-scanning | 第42-44页 |
| 2.6 Experimental Setup | 第44-48页 |
| 2.6.1 Instrumentation | 第44-45页 |
| 2.6.2 Nanonis dual-OC4 base package | 第45-46页 |
| 2.6.3 Software | 第46页 |
| 2.6.4 Amplitude modulation mode of the AFM | 第46-48页 |
| 2.7 Results and discussion | 第48-53页 |
| 2.7.1 Effect of tilt angle on the scanning resolution | 第48-49页 |
| 2.7.2 Micro-structure sidewall imaging | 第49-50页 |
| 2.7.3 Nano-structure sidewall imaging with the switch control scheme | 第50-53页 |
| 2.8 Summary | 第53-55页 |
| Chapter 3 Sidewall imaging with a quartz tuning fork force sensor | 第55-89页 |
| 3.1 Introduction | 第55页 |
| 3.2 Quartz tuning fork force sensor | 第55-56页 |
| 3.3 Fabrication of the light-weight tungsten tips | 第56-62页 |
| 3.4 Preparation of QTF force sensor | 第62-71页 |
| 3.4.1 QTF sensor preparation with tungsten tip | 第63-65页 |
| 3.4.2 QTF sensor preparation with commercial AFM tip | 第65-66页 |
| 3.4.3 Mass re-balancing and Q-factor improvement | 第66-70页 |
| 3.4.4 Design of the QTF sensor holder | 第70-71页 |
| 3.5 Amplitude calibration of the QTF sensor | 第71-77页 |
| 3.5.1 Calibration method | 第72-75页 |
| 3.5.2 Calibration results | 第75-77页 |
| 3.6 Orthogonal sidewall scanning scheme with the QTF sensor | 第77-81页 |
| 3.6.1 Frequency modulation (FM) mode of the QTF sensor | 第78-80页 |
| 3.6.2 Scanning protocol | 第80-81页 |
| 3.7 Experimental results and discussions | 第81-87页 |
| 3.7.1 Top-down scanning | 第81-82页 |
| 3.7.2 Sidewall scanning | 第82-87页 |
| 3.8 Summary | 第87-89页 |
| Chapter 4 AFM dual-probe caliper for imaging adjacent sidewalls | 第89-102页 |
| 4.1 Introduction | 第89页 |
| 4.2 Challenges in the imaging of the adjacent sidewalls | 第89-90页 |
| 4.3 Atomic force microscopy dual-probe caliper | 第90-94页 |
| 4.3.1 System design of the AFM caliper | 第90-91页 |
| 4.3.2 Working principle of the AFM caliper | 第91-94页 |
| 4.4 Results and discussions | 第94-101页 |
| 4.4.1 Imaging of a microcomb structure adjacent sidewalls | 第94-97页 |
| 4.4.2 Adjacent sidewalls imaging of the AFM calibration grating | 第97-101页 |
| 4.5 Summary | 第101-102页 |
| Chapter 5 Three-dimensional AFM imaging of sidewall structures | 第102-121页 |
| 5.1 Introduction | 第102页 |
| 5.2 Principle of 3D-AFM imaging with controllable scan density | 第102-104页 |
| 5.3 Vector probing scanning scheme | 第104-106页 |
| 5.4 Vector angle prediction with the B-Spline fit | 第106-108页 |
| 5.5 True three-dimensional atomic force microscope | 第108-113页 |
| 5.5.1 Coordination between scanner I and scanner II | 第108-109页 |
| 5.5.2 Amplitude compensation of the OFP with lateral offset | 第109-110页 |
| 5.5.3 Protocol for 3D image scanning | 第110-112页 |
| 5.5.4 Vector angle prediction during 3D image scanning | 第112-113页 |
| 5.6 Results and discussions | 第113-120页 |
| 5.6.1 Controllable scanning density with the VPS scheme | 第113-114页 |
| 5.6.2 3D imaging of the AFM calibration grating | 第114-116页 |
| 5.6.3 3D imaging of the micro-comb structure | 第116-120页 |
| 5.7 Summary | 第120-121页 |
| Conclusion | 第121-124页 |
| 结论 | 第124-126页 |
| References | 第126-141页 |
| Papers published in the period of PHD study | 第141-144页 |
| Acknowledgements | 第144-145页 |
| Resume | 第145页 |
