[發明專利]一種納米光柵的制作方法

無效

• 申請號: 201010143946.5
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101846760A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 羅靜;王春歡;張微;詹捷
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G01Q60/10
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵

技術領域

本發明涉及一種納米光柵的制作方法，其用途是作位移量的精密測量，可用于機械、材料、電子、生物、儀器儀表等技術領域。

背景技術

幾何量如長度、線位移等的超精密測量技術是現代科學技術和工程技術的一個重要基礎。隨著科學技術、工程技術向高精度方向的發展，幾何量的納米測量技術已成為其關鍵技術之一，尤其是大尺度范圍的幾何量納米測量技術，在軍事科學、電子技術、控制技術、微系統微機械及超精密制造技術等領域中將起到不可估量的作用。

在尺度、線位移等幾何量測量中，光柵是一種常用的方便的測量方法。從理論講，在單位長度中的刻線數越多越細，光柵的測量精度就越高，當刻線細到納米數量級時，其測量精度就可達到納米精度。目前，光柵的線條均采用光刻技術制作，由于可見光的物理極限，只能制作粗光柵。對于精密光柵的制作目前采用的是聚集電子光刻技術，電子束光刻由于一次入射產生的二次電子，加之背散射電子的作用，使掩膜上的實際曝光面積總比一次電子束直徑大許多，因此聚集電子束光刻的刻線寬度通常只能達到1μmm。要提高光柵的測量精度，就必須要研究探索新的光柵刻線技術，使刻線寬度達到納米數量級。

掃描隧道顯微鏡(STM)的工程應用研究為解決這一課題提供了一個新的途徑。在STM的探針與工件的偏置電壓上加上脈沖電壓，可進行納米加工或電子束曝光。STM納米加工技術可在物體表面加工出幾納米至幾十納米寬的線條。STM電子束光刻由于探針與抗蝕膜的距離只有幾納米，加上探針尖端的直徑很小，只有一個至數個原子，所以曝光只需通過與一次電子束的相互作用就可產生，克服了二次電子與背散射電子相互作用引起的分辨率降低的缺點，能獲得更精細的20mm寬的線條。

發明內容

本發明的目的在于為納米光柵的制作提供一種方法，其技術方案可以通過以下措施來達到：一種納米光柵的制作方法，其特征是：在光學玻璃表面上鍍一層導電薄膜，構成光柵基體，薄膜厚度范圍為30nm～90nm；將光柵基體固定在納米進給工作臺上，用掃描隧道顯微測量裝置在受控狀態下帶動探針沿Y軸方向運動，掃描隧道顯微測量裝置的脈沖電壓發生器產生脈沖電壓，經執行器施加在探針上，對光柵基體進行刻線加工；當一條柵線的刻線加工完成后，納米進給工作臺帶動光柵基體向X軸方向移動，移動位移量為10nm～80nm，移動到位后固定，重復前述刻線加工過程，在光學玻璃表面上制得納米光柵。

進一步的特征是：掃描隧道顯微測量裝置的壓電陶瓷管與探針連接，壓電陶瓷管在受控狀態下沿Y軸方向運動，帶動探針沿Y軸方向運動。

一種實現前述制作方法的掃描隧道顯微測量裝置，包括基座，在基座上設置可移動的納米進給工作臺，光柵基體設置在納米進給工作臺上；其特征是：微進給機構設置在基座上，微進給機構能在受控狀態下移動，產生一定的位移；連接桿連接在微進給機構上，位于光柵基體上方的探針連接在連接桿上，微進給機構通過連接桿驅動測頭探針向光柵基體移動；

在探針與光柵基體之間，設置隧道偏壓電路，信號采集系統連接在隧道偏壓電路上，信號采集系統經信號處理系統與計算機連接，采集到的隧道電流信號輸送到信號處理系統內進行處理、計算，輸入到計算機內；計算機的輸出端與微進給機構的控制器連接，計算機發出信號控制微進給機構，使探針與光柵基體之間的間隙d保持恒定；

脈沖電壓發生器與執行器連接，經執行器施加在探針上進行刻線加工。

脈沖電壓發生器、壓電陶瓷驅動器與計算機的輸出端連接，受計算機輸出的信號控制；壓電陶瓷驅動器與壓電陶瓷管連接，探針與壓電陶瓷管連接，或設置在壓電陶瓷管上，計算機控制壓電陶瓷驅動器控制壓電陶瓷管沿Y軸方向運動，帶動探針沿Y軸方向完成整條柵線的加工。當一條柵線的加工完成后，在計算機的控制下，納米進給工作臺向X軸方向移動。

相對于現有技術，本發明具有如下特點：

本發明采用STM納米加工技術及STM電子束光刻技術制作具有納米級線寬的光柵，實現光柵的納米測量。STM電子束光刻由于探針與抗蝕膜的距離只有幾納米，加上探針尖端的直徑很小，只有一個至數個原子，所以曝光只需通過與一次電子束的相互作用就可產生，克服了二次電子與背散射電子相互作用引起的分辨率降低的缺點，能獲得更精細的20mm寬的線條。

附圖說明

附圖的圖面說明如下：

圖1是納米光柵的制作方法原理示意圖。