[发明专利]一种三维纳米节距样板及其制备方法

权利要求书

1.一种三维纳米节距样板，其特征在于：其包括：基底(1)、第一外延膜层(2)和第二外延膜层(3)；其组成关系为：利用分子束外延技术在基底(1)上实现第一外延膜层(2)的生长；然后利用刻蚀技术将节距掩膜结构转移到第一外延膜层(2)上；再利用分子束外延技术在第一外延膜层(2)上进行第二外延膜层(3)的生长；第一外延膜层(2)和第二外延膜层(3)的生长过程中，成膜原子按照层状结构模式生长；由于成膜原子按照层状结构模式生长，因此保留了刻蚀的节距结构，刻蚀的表面节距即为所述三维纳米节距样板的横向节距，刻蚀的结构深度即为所述三维纳米节距样板的侧向节距，从而实现三维纳米节距样板的研制；

为了实现所述成膜原子按照层状结构模式生长，三维纳米节距样板的基底(1)选用硅100单晶结构材料；第一外延膜层(2)和第二外延膜层(3)的成膜材料选用纯度高于99％的铬；并在腔体真空度优于1.0×10^-9毫巴，基底温度为300℃，蒸发源温度为1350℃的成膜条件下，进行铬原子在硅100基底上的分子束外延生长；

其制备方法为：

第1步：利用金刚笔在硅100单晶基片上切割出长矩形块状作为基底(1)，并在电子束蒸发源上安装纯度为99％以上的高纯度铬材料蒸发棒，以实现在基底(1)上的铬原子的外延生长；

第2步：对基底(1)进行清洁处理；

第3步：采用辐射加热以及直接加热方式对基底(1)进行“除气”和“闪硅”处理，获得洁净、平整的基底表面；

第4步：待腔体真空度优于1.0×10^-9毫巴，逐步增加电子束蒸发源的温度到1350℃，待腔体真空度稳定在1.0×10^-9毫巴，关闭电子束蒸发源快门，采用辐射加热方式将基底(1)温度加热到300℃，并调整基底位置使其正对着电子束蒸发源的喷口，然后打开电子束蒸发源快门，进行第一层外延膜层(2)的生长；

第5步：对生长的第一外延膜层(2)进行刻蚀；

第6步：对步骤5得到的样板进行洁净处理；

第7步：采用辐射加热以及直接加热方式对样板进行“除气”和“闪硅”，在获得平整表面界面的同时，使得样板的界面具有理想的成膜条件；

第8步：待腔体真空度优于1.0×10^-9毫巴，逐步增加电子束蒸发源的温度到1350℃，待腔体真空度稳定在1.0×10^-9毫巴，关闭电子束蒸发源快门，采用辐射加热方式将样板温度加热到300℃，并调整样板位置使其正对着电子束蒸发源的喷口，然后打开电子束蒸发源快门，进行第二层外延膜层(3)的生长。

2.如权利要求1所述的一种三维纳米节距样板，其特征在于：其制备方法的第2步中所述对基底(1)进行清洁处理，其具体操作为：将基底(1)在功率为60W的超声波震荡环境下，依次利用质量分数优于99.8％的高纯度无水乙醇、质量分数优于99.8％的丙酮以及去离子水在30℃的温度条件下清洗5分钟，清洗掉基底(1)表面附着的大的杂质颗粒以及有机物，将基底(1)表面的氧化层裸露出来；为了防止硅片再污染，利用质量分数优于99.7％的异丙醇易挥发的特性对基底表面进行干燥处理，并在洁净氮气的气氛下送入真空腔体。

3.如权利要求1或2所述的一种三维纳米节距样板，其特征在于：其制备方法的第3步中所述采用辐射加热以及直接加热方式对基底(1)进行“除气”和“闪硅”处理，其具体操作为：辐射加热温度为600℃，直接加热温度为950℃～1250℃，去除掉吸附的水及其他气体分子，并移除掉基底(1)表面的氧化层，裸露出基底表面真实的硅原子；再利用变聚焦离子源，在电压为900伏，发射电流为10毫安，腔体真空度为2×10^-6毫巴的环境下，对基底(1)进行氩离子束清洗处理，去除基底(1)表面的杂质粒子，并对基底(1)表面裸露的硅原子进行“钝化”，避免基底(1)表面再度被氧化，提高基底表面的吸附活性。