摘要

本篇應(yīng)用文章介紹了NanosurfNaniteAFM腳本文件與Nanosurf報告專家分析軟件結(jié)合的全自動拼接縫合技術(shù)特點。LCD面板上的AFM測量作為一個例子，演示如何拼接能夠簡單高效的得到大尺寸表面區(qū)域的高分辨率形貌圖像。

介紹

高分辨率成像技術(shù)例如AFM常常會受制于他們的最大掃描范圍。當同時需要AFM高的側(cè)向分辨率和一個大掃描范圍時，圖像拼接技術(shù)是一個解決方案。圖像拼接常用于從批量制作的圖片中生成一個單一的全景圖像。在更先進的操作中，這項技術(shù)也能被用于結(jié)合批量AFM測量生成單一大圖像。因此，大尺寸表面區(qū)域的AFM圖像，例如1mm×1mm或100μm×100μm大小，能被簡單的得到。

NanosurfNaniteAFM系統(tǒng)能全自動的測量和拼接所需要的圖像。用戶僅需要指定單個AFM圖像大小和被測量區(qū)域的大小。然后AFM會執(zhí)行好剩余的操作。測量完成后，圖像被加載到NanosurfReportExpert后處理軟件中，然后一起被拼接成一個單一圖像。這個圖像仍然包含所有的精密測量數(shù)據(jù)，因此能像其他AFM圖像一樣具有所有的分析功能，包括高度和距離測量，粗糙度計算，顆粒和粒徑分析，橫截面分析，和3維成像功能。

LCD面板“像素”點成像

現(xiàn)代平板屏幕制造技術(shù)（等離子，TFT-LCD，OLED）都基于多層工藝方法制造小而復(fù)雜的三維表層結(jié)構(gòu)。常規(guī)的光學顯微鏡一般達不到要求當涉及到在三維空間檢驗這種表層結(jié)構(gòu)的完整性和品質(zhì)。在亞微米級領(lǐng)域這是明顯失敗的分析方法。另一方面，AFM是完美的解決方案，可以測量亞微米精度的三維輪廓數(shù)據(jù)。使用拼接技術(shù)，現(xiàn)在AFM甚至能完成大表面區(qū)域測量，例如LCD面板。

圖1是一幅LCD面板的光學顯微鏡圖像，120倍放大。面板的一個像素相對應(yīng)紅色框包圍的區(qū)域。這個區(qū)域，測量范圍407μm×407μm，遠遠大于AFM正常能測試的面積，圖1中小白框區(qū)域是AFM能測量的。圖2是一幅AFM實際測量圖，針對白框區(qū)域。AFM比光學顯微鏡的優(yōu)勢顯而易見-可獲得高得多的分辨率，和可用的三維數(shù)據(jù)。

圖1：LCD面板的光學顯微鏡圖像。范圍：660μm×660μm，使用NanosurfeasyScope120倍放大得到。大的紅色框圍著的是一單個LCD像素。小的白色框?qū)?yīng)的是AFM掃描范圍能覆蓋的區(qū)域。掃描結(jié)果見圖2

圖2：LCD面板典型的AFM掃描區(qū)域，在有限的掃描區(qū)域得到高分辨率的形貌數(shù)據(jù)。掃描范圍74μm×74μm，如圖1中白色框所示。

可是，對整個LCD像素成像需要大得多的掃描范圍，比那些從單個AFM圖像的掃描范圍。一個解決這個障礙的方法是使用多樣品區(qū)域的自動測量技術(shù)，接著拼接這些AFM圖像結(jié)果。下面的例子是這種處理的可行性演示，說明如何在一個LCD面板上獲得一個5×5矩陣的AFM圖像并將它們拼接在一起成為一個大圖。這個處理過程使用的是帶ATS-A100自動移動平臺的NanosurfNaniteBAFM。將LCD樣品放置在移動平臺上后，AFM懸臂梁針尖定位在感興趣的區(qū)域上，并開始拼接腳本程序（圖3）。設(shè)定好設(shè)想的參數(shù)，AFM系統(tǒng)自動的獲得所有圖像，保存所有測量文件，并發(fā)送這些到NanosurfReportExpert軟件中，這個程序的拼接模塊一起拼接所有的文件（見圖4）。圖5為結(jié)果的3維圖像，說明了如何嚴絲合縫的把眾多單獨的圖像結(jié)合成一個圖像。

甚至可以使用更多的單獨AFM圖像（10×10）拼接成更大的LCD面板（560μm×570μm，切掉毛邊后）表面區(qū)域高分辨率形貌圖，大小幾乎與圖1所示光學圖像相同。這樣不止一個LCD像素能被清楚的分辨。在LCD面板生產(chǎn)的質(zhì)量控制中使用這種大型表面AFM數(shù)據(jù)，能提供關(guān)于單獨微制造過程步驟的詳細信息，并允許分批同意或拒絕大批量的生產(chǎn)。另外，AFM測量提供的信息-特別是大面積拼接生成的AFM測量-能被用于調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)為將來的大批量生產(chǎn)。這使得AFM不僅是一種在工業(yè)質(zhì)量控制過程中提供盡可能高分辨率的質(zhì)量控制儀器，也是在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程中有價值的優(yōu)化工具。Nanosurf的自動運行功能，非常容易掌握，并具有很好的性價比，使得Nanite成為各種大小型工業(yè)質(zhì)量控制進入二十一世紀的完美工具。

圖3：Nanosurf控制軟件中運行的拼接腳本程序。紅框顯示了拼接對話框要求用戶提供基本參數(shù)用于拼接處理。

圖4：NanosurfReportExpert軟件中的拼接模塊界面。簡單但功能強大的命令允許任何人運行拼接程序，并得到專業(yè)的結(jié)果。

圖5：一幅拼接好的AFM三維圖像。這幅圖（對應(yīng)圖4得到的拼接結(jié)果），200倍放大倍數(shù)，演示了使用NanosurfNaniteBAFM和自動移動平臺如何輕松獲得高分辨率的三維數(shù)據(jù)。也演示了拼接結(jié)果是多么的嚴絲合縫。

圖6：一個LCD面板的AFM拼接圖像。這幅圖（560μm×570μm；160倍放大倍率）是10×10幅圖像的結(jié)果，此結(jié)果是使用NanosurfNaniteBAFM掃描記錄和拼接，并運用了Nanosurf控制和報告軟件的拼接功能。此結(jié)構(gòu)在尺寸上與圖1所示光學圖片相近，但提供了更多的細節(jié)和三維數(shù)據(jù)。

使用儀器

所有測量均使用NanosurfNaniteB（110μm）AFM掃描頭和ATS-A100自動移動平臺。