原子力顯微鏡是微納米測量領(lǐng)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(yīng)"從而提升準(zhǔn)確度。文中以研制良好樣品內(nèi)一致性的探針校準(zhǔn)器為目標(biāo),應(yīng)用Si/SiO2多層膜光柵技術(shù),初步研制了20 nm標(biāo)稱值的線寬結(jié)構(gòu)用于原子力顯微鏡探針校準(zhǔn)。表征結(jié)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(xiàn)鈍化趨勢。由此表明,基于Si/SiO2多層膜光柵技術(shù)研制的線寬型探針表征器可以快速表征出探針側(cè)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(jìn)探針表征與圖像準(zhǔn)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(zhǔn)器原理圖：(a)探針結(jié)構(gòu)與線寬結(jié)構(gòu)相互作用；(b)不同深寬比的線寬結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

圖1為線寬型探針校準(zhǔn)器的原理示意圖[8-9]。探針校準(zhǔn)器可以有突起型和凹槽型共兩種。線寬結(jié)構(gòu)可以用于提取探針結(jié)構(gòu)的輪廓線，不同寬度和深度的凹槽結(jié)構(gòu)可以用來提取探針結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。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(zhuǎn)化為光柵的名義線寬值或節(jié)距值，運(yùn)用多層膜光柵技術(shù)，制備出不同節(jié)距、線寬、占空比、深寬比、線邊緣粗糙度等關(guān)鍵參數(shù)的一維光柵結(jié)構(gòu)。在多層膜光柵材料對的選擇上以半導(dǎo)體工業(yè)常用的Si/SiO2為基礎(chǔ)，采用磁控濺射方法，根據(jù)沉積速率制備不同節(jié)距與沉積周....

圖3 研磨拋光后光學(xué)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(yuǎn)不能達(dá)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(shí)驗(yàn)采用精密精磨拋光系統(tǒng)代替手工研磨以提高生產(chǎn)效率，在研磨過程中，需要通過光學(xué)顯微鏡觀察表面的劃痕損傷，保證在光學(xué)顯微鏡下看不到上一級砂紙的劃痕。為了進(jìn)一步降低粗糙度，....

圖4 標(biāo)稱值為20 nm的Si/SiO2線寬結(jié)構(gòu)設(shè)計

多層膜薄膜的參數(shù)設(shè)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(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用。基于圖4中的多層膜....

本文編號：4034112