[發明專利]一種微納米臺階標準樣板及其循跡方法

在審

• 申請號: 201710130912.4
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106931916A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 曲金成;蔡瀟雨;魏佳斯;李源;雷李華;趙軍
• 申請（專利權）人: 中國計量大學;上海市計量測試技術研究院
• 主分類號: G01B15/00
• 分類號: G01B15/00;G01Q40/02
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司31113
• 代理人: 龔英

技術領域

本發明涉及一種精密測量用標準樣板，特別是公開一種微納米臺階標準樣板及其循跡方法，用于校準納米測量儀器的測量精度。

背景技術

近年來，半導體工業、精密工程工業、微系統技術（MEMS）和納米材料科學得到了快速的發展，致使微納結構高精度、準確地定量化測量的需求越來越迫切。微納結構的尺寸范圍從納米到數百微米。為了滿足這些需求，諸如掃描探針顯微鏡（SPM）和掃描電子顯微鏡（SEM）等先進的顯微技術已經得到了良好的發展，但為了保證尺寸測量的可靠性，常規的儀器校準工作中需要通過大量微納米標準樣板對此類顯微鏡進行校準。例如，臺階高度標準樣板能對SPM進行Z軸精度指標的有效校準；而一維（1D）和二維（2D）光柵常用于校準所有種類顯微鏡的X、Y平面。為了實現測量數據的量值溯源與統一性，微納米標準樣板必須進行精確、可溯源的校準，這在尺寸測量中是關鍵的技術保障。從中可知，微納米標準樣板在納米計量技術中發揮重要的作用。

因此，制備尺度精度高、實用性強的標準樣板，如橫向，縱向和三維幾何尺寸標準，這已成為微納標準樣板研制過程中的關鍵內容。各國擁有相關技術的國家計量研究機構及具備相關加工工藝能力的公司均已完成多種標準樣板的制備和標定。但實驗人員進行相關實驗時，往往存在一些問題使校準工作變得繁瑣：其一、由于受到制備工藝的限制，樣板的尺寸結構往往過于單一、關鍵特征也相對簡單，不利于實驗人員在初始測量時對被測結構區域的準確、快速定位。其二、一些納米測量儀在放大倍率較大的情況下CCD分辨率較低，使視野變得很小且模糊，從而不利于觀察循跡標識圖案，確定測量初始位置。為了實現微納米標準樣板更高效率的校準工作，開發一種能實現快速定位與循跡功能的微納米標準樣板變得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術的不足，設計一種微納米臺階標準樣板及其循跡方法，能夠實現快速、高效，并可循跡的進行納米測量儀的測量高度參數校準工作。

本發明是這樣實現的：一種微納米臺階標準樣板，其特征在于：所述的微納米臺階標準樣板包括A工作區域及B循跡區域；所述的A工作區域內設有一個納米級臺階、四個校準定位塊及四個循跡參考定位塊，所述的納米級臺階的上平面為一個長方形，設于A工作區域的中心位置，所述的四個校準定位塊的上平面均為正方形，設于所述納米級臺階的四個頂角外側位置處，所述的四個循跡參考定位塊的上平面形狀均是由一個矩形、一個等邊三角形和一個等腰直角三角形拼接而成的形狀，并以納米級臺階為中心，對稱設于所述四個校準定位塊的左右兩側，所述的B循跡區域以A工作區域為中心設有四個上平面為等腰三角形的循跡標識符。所述的B循跡區域還設有設計單位標識符和樣板型號標識符。

所述A工作區域的四個校準定位塊對稱分布于納米級臺階的四角外側，其與納米級臺階接近的一邊與納米級臺階的短邊重合或平行，呈“工”字形排列。所述A工作區域的四個循跡參考定位塊以所述的納米級臺階為中心對稱分布，且兩兩循跡參考定位塊間設有間隙，每個所述的循跡參考定位塊中平面形狀為等邊三角形的部分設于其矩形形狀的外側、平面形狀為等腰直角三角形的部分設于矩形形狀的內側，且所述等腰直角三角形的一條直角邊與所述的矩形形狀的長邊重合、另一條直角邊與所述納米級臺階的短邊平行，所述的四個循跡參考定位塊與所述的納米級臺階整體呈“川”字形排列。

所述B循跡區域的四個循跡標識符是以A工作區域為中心的兩兩相互對稱的上平面為等腰三角形的循跡標識符，且每個所述等腰三角形的頂角分別指向對應的A工作區域的邊框中點。

一種所述微納米臺階標準樣板的循跡方法，其特征在于：通過所述微納米臺階標準樣板的B循跡區域內兩對相互對稱的上平面為等腰三角形的循跡標識符配合設置的設計單位標識符和樣板型號標識符，確定微納米臺階標準樣板擺放方向與具體位置，實現在測量前與測量中的快速定位，通過所述微納米臺階標準樣板的A工作區域內納米級臺階四角處對應設置的四個校準定位塊在A工作區域內從縱向上快速校準定位，通過所述A工作區域內的四個循跡參考定位塊在A工作區域內從橫向上快速進行定位，通過所述A工作區域內兩兩循跡參考定位塊間的間隙確定測量的初始位置，完成整個校準過程。

所述微納米臺階標準樣板的B循跡區域內的兩對相互對稱的循跡標識符設置為上平面大小不相等的兩對等腰三角形，以便配合設計單位標識符和樣板型號標識符，快速確定微納米臺階標準樣板的擺放方向與具體位置，當納米測量儀的鏡頭聚焦于此區域內時，通過觀察到的相應的標識符進行定位，從而便于將納米測量儀的定位平臺移至測量時所需的位置，大大提高測量效率。