一种校准用纳米几何量标准样板及其制备方法与流程

本发明属于纳米测试领域中线宽和栅格标准样板的制备领域，具体涉及一种校准用纳米几何量标准样板及其制备方法。

背景技术：

随着纳米技术的快速发展，纳米器件性能受几何尺寸的影响越来越显著。这个特点对纳米科技中测量和操作工具的特性和测量准确度提出了更高的要求，需要研制各种纳米样板并进行量值溯源和比对，以便对纳米测量仪器进行校准，完成纳米器件各几何量参数的精确测试表征，实现纳米器件的可控制备和提高纳米器件的性能。作为纳米几何量的物质载体，纳米标准样板是实现纳米尺寸从国家计量标准部门的标准器件传递到实际生产、制造中的重要传递介质。但是现有的纳米标准样板上的纳米几何量结构的尺寸受制备工艺影响而不够精确，影响了纳米标准样板的校准能力。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种校准用纳米几何量标准样板及其制备方法，本发明能够通过控制该校准用纳米几何量标准样板的薄膜厚度来实现纳米几何量结构的长度、线宽以及占空比的调制，获得符合使用要求的校准用纳米几何量标准样板。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种校准用纳米几何量标准样板，包括基底、第一薄膜和基底上的纳米几何量结构，第一薄膜设置于纳米几何量结构的表面，通过调整第一薄膜的厚度能够对纳米几何量结构的长度、线宽以及占空比进行调制。

所述纳米几何量结构为纳米线宽结构或者纳米栅格结构。

所述纳米几何量结构为在基底表面之上形成的结构，或者为由基底表面向基底内形成的结构。

第一薄膜为al2o3薄膜。

基底采用单晶硅片。

一种校准用纳米几何量标准样板的制备方法，包括如下步骤：

s1，在基底上制备出纳米几何量结构；

s2，在纳米几何量结构的表面沉积预设厚度的第一薄膜，获得校准用纳米几何量标准样板。

s1包括如下步骤：

s1.1，在基底上匀电子束胶，烘干形成电子束胶层；

s1.2，根据设计要求在电子束胶层上电子束直写纳米几何量结构对应的图形；

s1.3，通过显影将纳米几何量结构对应的图形转移到电子束胶层；

s1.4，在显影后的表面采用刻蚀工艺以电子束胶层为掩蔽层刻蚀基底；

s1.5，刻蚀完成后去除残余的电子束胶，得到纳米几何量结构。

s1包括如下步骤：

s1.1，在基底上匀电子束胶，烘干形成电子束胶层；

s1.2，根据设计要求在电子束胶层上电子束直写纳米几何量结构对应的图形；

s1.3，通过显影将纳米几何量结构对应的图形转移到电子束胶层；

s1.4，在显影后基底的表面生长第二薄膜；

s1.5，采用剥离工艺去除电子束胶，得到纳米几何量结构。

s1.4中，采用电子束蒸镀在基底的表面生长第二薄膜。

所述第二薄膜为au薄膜。

s2中，采用原子层沉积的方法在纳米几何量结构以及纳米几何量结构处的基底表面沉积薄膜。

本发明具有如下有益效果：

本发明的校准用纳米几何量标准样板中，基底上具有纳米几何量结构，第一薄膜设置于纳米几何量结构的表面，通过控制第一薄膜的厚度就能够实现对纳米几何量结构的长度、线宽以及占空比进行调制，由于第一薄膜的厚度相比于纳米几何量结构的尺寸可控性高，尺寸更加精确，因此本发明的校准用纳米几何量标准样板通过在纳米几何量结构的表面设置第一薄膜，能够弥补现有制备工艺在制备纳米标准样板上的纳米几何量结构时，纳米几何量结构的尺寸偏差较大，不够精确的缺陷。由于本发明的校准用纳米几何量标准样板尺寸精确可控，因此具有良好的校准能力。

本发明校准用纳米几何量标准样板的制备方法首先在基底上制备出纳米几何量结构，然后在纳米几何量结构的表面沉积厚度可控的第一薄膜，实现了纳米几何量结构的长度、线宽以及占空比的可调，确保得到纳米几何量结构精确可控的纳米几何量标准样板。本发明无需对样品进行复杂的处理，因此在纳米栅格标准样板领域具有重要的潜在应用，如集成电路制造和检测。

附图说明

图1为本发明实施例中纳米一维栅格标准样板制备流程图；

图2为本发明实施例中利用镀膜与剥离工艺制备纳米二维栅格标准样板流程图；

图3为本发明图2所示实施例制备得到的纳米二维栅格sem图。

图中，1-基底，2-电子束胶层，3-第二薄膜，4-纳米几何量结构，5-第一薄膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1和图2，本发明的校准用纳米几何量标准样板，包括基底1、第一薄膜5和基底1上的纳米几何量结构4，第一薄膜5设置于纳米几何量结构4的表面。

本发明中，纳米几何量包括台阶高度、长度、节距和线宽这些几何量，纳米几何量结构4为纳米线宽结构或者纳米栅格结构。第一薄膜5的材质为适用于用ald技术，能够实现层厚均匀可控材料的均可，本发明实施例中第一薄膜5采用al2o3薄膜。基底1采用超平片，基底1需要表面平整以及可刻蚀，或着基底1为可电子束蒸镀第二薄膜的基底即可，本发明实施例中采用单晶硅片。

本发明中，所述纳米几何量结构4为在基底1表面之上形成的结构，如图1所示，显影图像后，在显影后的表面生长第二薄膜3，采用剥离工艺去除电子束胶，得到纳米几何量结构4，通过该过程得到的纳米几何量结构4处于基底1的表面，即该纳米几何量结构4为在基底1表面之上形成的结构；

或者，本发明中，所述纳米几何量结构4为由基底1表面向基底1内形成的结构，如图1所示，显影图像后，在显影后的表面采用刻蚀工艺以电子束胶层2为掩蔽层刻蚀基底1，刻蚀完成后去除残余的电子束胶，得到纳米几何量结构4，通过该过程得到的纳米几何量结构4为原基底1上的一部分，该纳米几何量结构4为刻蚀后基底1表面上凸出的部分，即该纳米几何量结构4为由基底1表面向基底1内形成的结构。

制备本发明的校准用纳米几何量标准样板，可通过以下方法进行，制备过程包括如下步骤：

s1，在基底1上制备出纳米几何量结构4；

s2，在纳米几何量结构4的表面沉积预设厚度的第一薄膜5，获得校准用纳米几何量标准样板。

如图1所示，作为本发明优选的实施方案，本发明的制备校准用纳米几何量标准样板的方法中，s1通过如下过程实现，具体的，s1包括如下步骤：

s1.1，在基底1上采用旋涂的方式匀电子束胶，烘干形成电子束胶层2；

s1.2，根据设计要求在电子束胶层2上电子束直写纳米几何量结构4(图1所示实施例中，纳米几何量结构4为一维的纳米线宽结构)对应的图形；

s1.3，通过显影将纳米几何量结构4对应的图形转移到电子束胶层2，显影后完成纳米几何量结构4对应图形的转移；

s1.4，在显影后的表面采用刻蚀工艺以电子束胶层2为掩蔽层刻蚀基底1；

s1.5，刻蚀完成后去除残余的电子束胶，得到纳米几何量结构4，该纳米几何量结构4为刻蚀后基底1表面上剩余的凸出部分。

如图1和图2所示，作为本发明优选的实施方案，本发明的制备校准用纳米几何量标准样板的方法中，s1还可通过以下过程实现，具体的，s1包括如下步骤：

s1.1，在基底1上匀电子束胶，烘干形成电子束胶层2；

s1.2，根据设计要求在电子束胶层2上电子束直写纳米几何量结构4(图1所示实施例中，纳米几何量结构4为一维的纳米线宽结构；图2所示实施例中，纳米几何量结构4为二维的纳米栅格结构)对应的图形；

s1.3，将纳米几何量结构4对应的图形转移到电子束胶层2，显影后完成纳米几何量结构4对应图形的转移；

s1.4，在显影后的表面电子束蒸镀第二薄膜3，在电子束蒸镀第二薄膜3时，第二薄膜3生长于基底1的表面以及电子束胶层2的顶面(如图1左侧工艺路线以及图2的工艺路线)，第二薄膜3为采用电子束蒸镀的au薄膜，采用au薄膜能够保证本发明校准用纳米几何量标准样板的纳米几何量结构具有良好的稳定性，使本发明校准用纳米几何量标准样板能够满足在大气以及特殊要求下的使用；

s1.5，采用剥离工艺去除电子束胶，去除电子束胶时一并将其电子束胶顶部的第二薄膜3去除，而基底1上的第二薄膜3保留，基底1上的第二薄膜3则作为纳米几何量结构4，如图1和图2所示，该纳米几何量结构4为au薄膜在基底1表面之上形成的结构。

如图1、图2和图3所示，作为本发明优选的实施方案，s2中，采用原子层沉积的方法(ald)在纳米几何量结构4以及纳米几何量结构4处的基底1裸露的表面沉积薄膜。

本发明中，采用原子层沉积方法(ald)在纳米一维或二维栅格表面生长al2o3薄膜。通过控制生长参数，实现薄膜厚度可控，保证占空比的调整，制备出满足周期性要求，占空比可调的纳米一维或二维栅格标准样板。

通过本发明的制备方法，能够在基底表面制备高精度、性能稳定的纳米一维或二维栅格标准样板。通过控制周期性以及调节占空比，实现纳米一维或二维栅格的精确控制，是对现有纳米一维或二维栅格标准样板的补充，推动相关学科与产业的快速发展。

如图3所示，为本发明图2所示实施例制备得到的校准用纳米几何量标准样板，从图中可以看到，栅格结构水平方向线宽a为85纳米，竖直方向线宽b为76纳米，线宽均匀，结构整齐，周期性好。

本发明方法制备的纳米标准样板适用于原子力显微镜、白光干涉显微镜和扫描探针显微镜等微纳米测量仪器的校准以及溯源。本发明可以实现纳米几何量样板特征尺寸快速精确可调，在标准样板制备领域具有重要的潜在应用。

以上所述，仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。