用AFM探针诱导局域氧化工艺制备纳米样板的研究

　　一、概述

　　纳米测量技术是上世纪末新发展起来的高新技术,它将广泛地应用于精密仪器和精密机械、超精密加工、微电子以及光存储技术等领域。纳米测量技术的目标是开发相关的测量仪器,以及毫米、微米、亚微米和纳米尺度的定量测量和溯源标准,并制备各种各样的纳米样板和研究各种测量方法的一致性[1]。

　　二、纳米测量系统的组成

　　纳米测量的目标是针对相应的参数发展各种测量仪器,对测量结果进行分析研究,并建立相应的计量量值溯源体系。纳米测量系统一般由测量仪器、测量软件和纳米标准样板组成。纳米计量仪器由位移系统、计量系统和探测系统等三部分组成[2]。

　　计量系统的标定一般分为两种方式:实时标定和非实时标定。实时标定是用精密三维位移传感器对仪器的测量位移值进行在线实时标定,可将测量误差限定在很小的范围内。非实时标定是用已知尺寸的标准样块对所测图像进行测量后的非在线标定,如用已知尺寸的光栅、石墨等的图像来比对被测样品的扫描图像。这是目前最常用的一种计量系统的标定方法,该方法的突出优点是成本低,且能保证一定的精度。

　　非实时标定技术还可用于仪器的校准和标定。与高一级标准样板进行比对,可对新开发的仪器进行标定和以后的校准。因此,应当在仪器之外建立纳米尺度基准及其评价体系。

　　三、纳米样板研究现状

　　随着纳米科技的发展,纳米样板的研究也越来越活跃。目前在纳米测量上还没有相应的普及型国家基标准来进行量值传递。在纳米计量学中关于样板的研究主要集中在三个方面:1)纳米标块的制备;2)台阶样板的制备;3)水平格栅样板的制备[3]。

　　1998年6月国际计量局成立了纳米工作组,并决定对一维光栅(线间距分别为260nm和600nm)、二维光栅、线宽、300mm线纹尺、台阶高度5项标准进行国际比对。欧共体已将SPM的用户和生产厂商组织起来,对国家计量研究所建立的纳米计量溯源系统及标定方法进行检验,其工作内容包含纳米实验室及纳米仪器的建立、扫描探针显微镜特性的研究、纳米计量标准样板的制备以及标定方法的建立和校验等。

　　2000年1月,在中国计量科学研究院进行了由瑞士联邦计量局(OFMET)主持的纳米样板———一维光栅的国际比对,利用李特洛(LITTROW)衍射法对光栅栅距进行了精确测量,并对测量结果的合成标准不确定度作了详细分析。比对对象为栅距标称值为70nm(标号为G700/1)和290nm(G300/1)的全息光栅栅距标准样板,制造商为Moxtek(MXS301CE、MXS701CE),尺寸为4mm×3mm×0.5mm。

　　四、AFM探针诱导局域氧化工艺原理