原子力顯微鏡是微納米測量領域主要測量工具之一。由于原子力顯微鏡探針不可能無限尖銳,使得測量圖像包含了一部分探針信息,這是其圖像失真的一大影響因素。通過獲取探針形狀和尺寸,可以有效去除測量圖像的"探針效應"從而提升準確度。文中以研制良好樣品內一致性的探針校準器為目標,應用Si/SiO2多層膜光柵技術,初步研制了20 nm標稱值的線寬結構用于原子力顯微鏡探針校準。表征結果顯示,RFESP型(Rectangular Front Etched Silicon Probe)探針穩(wěn)定掃描時探針前角由15°增加至36°左右,探針后角由25°增加至45°左右,呈現鈍化趨勢。由此表明,基于Si/SiO2多層膜光柵技術研制的線寬型探針表征器可以快速表征出探針側壁角度信息,是原子力顯微鏡探針掃描過程中探針形貌快速監(jiān)測和估計的有效手段,對于促進探針表征與圖像準確度提升均具有重要意義。

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【部分圖文】：

圖1 線寬型探針校準器原理圖：(a)探針結構與線寬結構相互作用；(b)不同深寬比的線寬結構獲取探針高寬比；(c)由掃描線提取探針輪廓；(d)獲取探針針尖輪廓；(e)重建探針結構

圖1為線寬型探針校準器的原理示意圖[8-9]。探針校準器可以有突起型和凹槽型共兩種。線寬結構可以用于提取探針結構的輪廓線，不同寬度和深度的凹槽結構可以用來提取探針結構在不同臂長時的寬度。隨著線寬尺度的減小，可以逐步地接近探針針尖部分的有效信息，從而獲取探針的幾何結構。2多層膜沉....

圖2 Si/SiO2多層膜光柵制備流程

多層膜光柵是將周期性沉積膜層的厚度值轉化為光柵的名義線寬值或節(jié)距值，運用多層膜光柵技術，制備出不同節(jié)距、線寬、占空比、深寬比、線邊緣粗糙度等關鍵參數的一維光柵結構。在多層膜光柵材料對的選擇上以半導體工業(yè)常用的Si/SiO2為基礎，采用磁控濺射方法，根據沉積速率制備不同節(jié)距與沉積周....

圖3 研磨拋光后光學顯微鏡下的多層膜光柵樣品表面

切割后樣品的端面雖然平整，但遠不能達到刻蝕需求，研磨拋光這一步驟可有效減小樣品的表面粗糙度，得到更為理想的端面。實驗采用精密精磨拋光系統(tǒng)代替手工研磨以提高生產效率，在研磨過程中，需要通過光學顯微鏡觀察表面的劃痕損傷，保證在光學顯微鏡下看不到上一級砂紙的劃痕。為了進一步降低粗糙度，....

圖4 標稱值為20 nm的Si/SiO2線寬結構設計

多層膜薄膜的參數設計如圖4所示，首先在硅基底上鍍制一層厚度為20nm的SiO2薄膜，隨后為20nm厚的Si，接著為300nm厚的SiO2，之后是交替沉積40個周期的Si/SiO2(厚度均為20nm)，最后鍍制一層500nm的Si對整個結構起到保護作用。基于圖4中的多層膜....

本文編號：4034112