專利名稱：一種納米線寬樣板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精微量具，特別涉及一種測量納米線寬的樣板及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米線寬樣板屬于精微測量技術(shù)，可以用于納米線寬的測量和對納米計(jì)量系統(tǒng)的線寬的非實(shí)時(shí)標(biāo)定。在納米線寬測量中，納米線寬樣板可以提供一個(gè)線寬基準(zhǔn)，對不同方法、相似的儀器在不同位置上、不同模型和實(shí)驗(yàn)所獲得的線寬數(shù)據(jù)進(jìn)行比對；對納米計(jì)量系統(tǒng)的線寬的非實(shí)時(shí)標(biāo)定是指用已知線寬尺寸的標(biāo)準(zhǔn)線寬樣板對所測線寬進(jìn)行測量后的非在線標(biāo)定，該標(biāo)定方法的突出優(yōu)點(diǎn)是成本低，且能保證一定的精度。
納米線寬樣板的制備方法可直接采用相應(yīng)等級的晶格結(jié)構(gòu)；或者采用微細(xì)加工技術(shù)進(jìn)行制備，現(xiàn)有的微細(xì)加工技術(shù)包括如深紫外光為光源的光學(xué)曝光工藝、電子束曝光工藝、離子束曝光工藝、X射線曝光技術(shù)，上述曝光工藝對環(huán)境要求嚴(yán)格，其水平依賴于曝光工藝的發(fā)展，加工條件苛刻，成本高昂。近年來開發(fā)出了基于掃描探針顯微鏡的光刻技術(shù)也可用于納米線寬樣板的制備，但該工藝加工速度低、重復(fù)性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種完全不同于現(xiàn)有方法的、基于多層膜技術(shù)的納米線寬樣板及其制備方法，該方法將薄膜厚度轉(zhuǎn)換為納米線寬樣板的線寬，通過控制薄膜厚度來控制納米線寬樣板的線寬。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種納米線寬樣板，包括由螺栓組件連接的左右對稱的兩塊夾持塊，所述的左右夾持塊之間夾持有多層膜硅片，并以該多層膜硅片的橫截面為納米線寬樣板的表面，該多層膜硅片相對于左右夾持塊間的凹槽內(nèi)填有粘接層。
在以上技術(shù)方案中，所述的多層膜硅片沿其縱向一面至少設(shè)有兩層陶瓷膜和一層金屬膜，陶瓷膜和金屬膜按順序交替設(shè)置；所述的陶瓷膜為氮化硅膜，所述的金屬膜為金屬鉻膜。
一種上述納米線寬樣板的制備方法，包括下述步驟a)首先依次對硅片用丙酮、無水乙醇進(jìn)行擦洗，然后依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲波清洗2～5分鐘，接著用重量濃度為90％～96％的硫酸煮沸后再用去離子水超聲波清洗2～5分鐘，超聲波頻率為25～28KHz；b)用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在硅片沿縱向的一面上沉積陶瓷膜；c)用射頻磁控濺射工藝在陶瓷膜上沉積金屬膜，然后再按步驟b)的工藝于金屬膜上沉積第二層陶瓷膜；d)用劃片機(jī)將上述工藝處理的硅片切割成矩形多層膜硅片；e)將多層膜硅片夾持在用螺栓組件連接的左右對稱的夾持塊之間；f)在左、右夾持塊之間所形成的凹槽內(nèi)灌入熱固性樹脂并固化；g)用粒度為3-5μm金相砂紙打磨多層膜硅片的截面，然后用0.1μm～0.05μm氧化鋁懸濁液拋光該截面40-60min，最后形成納米線寬樣板的表面。
在以上工藝步驟中，所述的第二層陶瓷膜上再按金屬層-陶瓷層的順序交替沉積納米級厚度不同的多層薄膜；陶瓷膜可用氮化硅材料沉積；金屬膜可用金屬鉻沉積，其中金屬鉻膜的厚度設(shè)定為所需要的納米線寬樣板的線寬。
本發(fā)明的有益效果是，由于采用微電子工業(yè)中的薄膜制備技術(shù)在硅片上交替沉積多層陶瓷膜和金屬鉻膜，將多層膜的截面作為納米線寬樣板的表面，并以金屬鉻膜的厚度作為納米線寬樣板的線寬，從而實(shí)現(xiàn)將薄膜厚度轉(zhuǎn)換為多個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)的納米線寬；另外，又由于薄膜制備工藝很容易實(shí)現(xiàn)幾十納米厚度的金屬鉻膜，因此可以通過控制金屬鉻膜的厚度實(shí)現(xiàn)控制納米樣板的線寬，使得本發(fā)明的納米線寬樣板制備工藝相對簡易、加工成本明顯降低低。
本發(fā)明的納米線寬樣板可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、平面顯示器、高密度存儲器、精密儀器和精密機(jī)械、超精密加工等精微測量領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的納米線寬樣板的結(jié)構(gòu)圖，其中(a)為正剖視圖，(b)為側(cè)剖視圖，(c)為俯視圖。
圖2是圖1(c)中多層膜硅片截面B局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1、圖2所示，一種納米線寬樣板，包括由螺栓組件12連接的左右對稱的夾持塊13和夾持塊15，夾持塊13和夾持塊15之間夾持有多層膜硅片11，該多層膜硅片11相對于左右夾持塊間的凹槽17內(nèi)填有粘接層14。
所述多層膜硅片11沿其縱向一面16設(shè)有四層厚度為0.3μm的氮化硅膜20、22、24和26，厚度分別為20nm、40nm、60nm的金屬鉻膜21、23和25；氮化硅膜20、22、24、26與金屬鉻膜21、23、25交替設(shè)置，并以該多層膜硅片的橫截面10為納米線寬樣板的表面。
上述納米線寬樣板的制備方法，包括下述步驟a)首先對硅片19依次用丙酮、無水乙醇擦洗，然后依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲波清洗2-3分鐘；接著用重量濃度為96％的硫酸溶液煮沸硅片2-3分鐘后，再用去離子水超聲波清洗2-3分鐘，超聲波頻率為28KHz；b)采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在硅片19的一面上沉積厚度為0.3μm的第一層氮化硅膜20，沉積過程在PECVD-2B型等離子體化學(xué)氣相噴射機(jī)臺上進(jìn)行，反應(yīng)氣體為氮?dú)庀♂尩墓柰榛旌蠚怏w，硅烷占混合氣體的體積比為1.8～2.0％，并通入純度大于99.99wt％氨氣，其流量為30±5sccm，主要工藝參數(shù)為，標(biāo)準(zhǔn)射頻頻率13.56MHz，襯底溫度為300℃±10℃，射頻功率為60±20W；c)采用射頻磁控濺射工藝在第一層氮化硅膜20上沉積厚度為20nm的第一層金屬鉻膜21，沉積過程在JS-3X-80型射頻磁控濺射機(jī)臺上進(jìn)行，濺射靶材為金屬鉻，主要工藝參數(shù)為工作氣體為氬氣，濺射時(shí)襯底溫度為室溫，工作氣壓為1.0帕，射頻功率為120W；重復(fù)步驟b)和步驟c)，在第一層金屬鉻膜21上依次交替沉積厚度為0.3μm的第二層氮化硅薄膜22、厚度為40nm第二層金屬鉻膜23、厚度為0.3μm的第三層氮化硅薄膜24、厚度為60nm第三層金屬鉻膜25、厚度為0.3μm的第四層氮化硅薄膜26；
d)采用劃片機(jī)在上述工藝處理的硅片19未沉積薄膜的另一面將其切割成矩形多層膜硅片11；e)將多層膜硅片11夾持在用螺栓組件12連接的左右對稱的夾持塊13、15之間；左右夾持塊均由氯乙烯硬質(zhì)塑料制成；f)在左夾持塊13和右夾持塊15所形成的凹槽17內(nèi)注入環(huán)氧樹脂14，在室溫下固化2天；g)先用粒度為3-5μm的金相砂紙打磨沉積有多層膜硅片11的截面10，打磨時(shí)間為40-60min；然后，依次用粒度為0.1μm和0.05μm的氧化鋁懸濁液對打磨后的多層膜硅片11的截面10進(jìn)行拋光，拋光時(shí)間均為40-60min，最后形成納米線寬樣板的表面。
權(quán)利要求
1.一種納米線寬樣板，包括由螺栓組件(12)連接的左右對稱的左夾持塊(13)和右夾持塊(15)，其特征是，所述的左夾持塊(13)和右夾持塊(15)之間夾持有多層膜硅片(11)，并以該多層膜硅片(11)的橫截面(10)為納米線寬樣板的表面，多層膜硅片(11)相對于左、右夾持塊間的凹槽(17)內(nèi)填有粘接層(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米線寬樣板，其特征是，所述多層膜硅片(11)沿其縱向一面(16)至少設(shè)有兩層陶瓷膜(20)、(22)和一層金屬膜(21)，所述的陶瓷膜(20)、金屬膜(21)、陶瓷膜(22)按順序交替設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米線寬樣板，其特征是，所述的絕緣膜(20)、(22)是氮化硅膜，所述的金屬膜(21)是金屬鉻膜。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米線寬樣板的制備方法，其特征是，它包括下述步驟a)首先對硅片(19)依次用丙酮、無水乙醇擦洗，然后依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲波清洗2～5分鐘，接著用重量濃度為90％～96％的硫酸煮沸后再用去離子水超聲波清洗2～5分鐘，超聲波頻率為25～28KHz；b)用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在硅片(19)的一面上沉積陶瓷膜(20)；c)用射頻磁控濺射工藝在陶瓷膜(20)上沉積金屬膜(21)，然后再按步驟b)的工藝于金屬膜(21)上沉積第二層陶瓷膜(22)；d)用劃片機(jī)將上述工藝處理的硅片(19)切割成矩形多層膜硅片(11)e)將多層膜硅片(11)夾持在用螺栓組件(12)連接的左右對稱的夾持塊(13)、(15)之間；f)在左、右夾持塊(13)、(15)所形成的凹槽(17)內(nèi)灌入熱固性樹脂(14)并固化；g)用粒度為3-5μm的金相砂紙打磨多層膜硅片(11)的截面(10)，然后用0.1μm～0.05μm的氧化鋁懸濁液拋光該截面(10)80～120min，最后形成納米線寬樣板的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米線寬樣板的制備方法，其特征是，所述的第二層陶瓷膜(22)上再按金屬層-陶瓷層的順序交替沉積納米級厚度不同的多層薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的納米線寬樣板的制備方法，其特征是，所述的陶瓷膜(20)、(22)使用氮化硅材料沉積；所述的金屬膜(21)使用金屬鉻沉積，其中金屬鉻膜(21)的厚度設(shè)定為所需要的納米線寬樣板的線寬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米線寬樣板及其制備方法。它是采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝和射頻磁控濺射工藝在硅片(19)上交替沉積多層氮化硅薄膜(20)、(22)、(24)、(26)和鉻薄膜(21)、(23)、(25)，其中鉻薄膜(21)、(23)、(25)的厚度等于所需要的納米線寬樣板的線寬；對沉積有多層薄膜的硅片(11)進(jìn)行劃片，然后采用左夾持塊(13)和右夾持塊(15)夾持沉積有多層薄膜的硅片(11)，將多層膜硅片(11)的截面(10)作為納米線寬樣板的表面；接著，在左右夾持塊(1)、(15)所形成的凹槽(17)內(nèi)注入環(huán)氧樹脂(14)并固化；最后，依次用金相砂紙、氧化鋁懸濁液打磨、拋光沉多層膜硅片(11)的截面(10)，最后形成納米線寬樣板的表面。
文檔編號G01B3/00GK1786655SQ20051012459
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者蔣莊德, 朱明智, 景蔚萱, 張卉, 趙鳳霞 申請人:西安交通大學(xué)