[发明专利]一种微纳米台阶标准样板及其循迹方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密测量用标准样板，特别是公开一种微纳米台阶标准样板及其循迹方法，用于校准纳米测量仪器的测量精度。

背景技术

近年来，半导体工业、精密工程工业、微系统技术（MEMS）和纳米材料科学得到了快速的发展，致使微纳结构高精度、准确地定量化测量的需求越来越迫切。微纳结构的尺寸范围从纳米到数百微米。为了满足这些需求，诸如扫描探针显微镜（SPM）和扫描电子显微镜（SEM）等先进的显微技术已经得到了良好的发展，但为了保证尺寸测量的可靠性，常规的仪器校准工作中需要通过大量微纳米标准样板对此类显微镜进行校准。例如，台阶高度标准样板能对SPM进行Z轴精度指标的有效校准；而一维（1D）和二维（2D）光栅常用于校准所有种类显微镜的X、Y平面。为了实现测量数据的量值溯源与统一性，微纳米标准样板必须进行精确、可溯源的校准，这在尺寸测量中是关键的技术保障。从中可知，微纳米标准样板在纳米计量技术中发挥重要的作用。

因此，制备尺度精度高、实用性强的标准样板，如横向，纵向和三维几何尺寸标准，这已成为微纳标准样板研制过程中的关键内容。各国拥有相关技术的国家计量研究机构及具备相关加工工艺能力的公司均已完成多种标准样板的制备和标定。但实验人员进行相关实验时，往往存在一些问题使校准工作变得繁琐：其一、由于受到制备工艺的限制，样板的尺寸结构往往过于单一、关键特征也相对简单，不利于实验人员在初始测量时对被测结构区域的准确、快速定位。其二、一些纳米测量仪在放大倍率较大的情况下CCD分辨率较低，使视野变得很小且模糊，从而不利于观察循迹标识图案，确定测量初始位置。为了实现微纳米标准样板更高效率的校准工作，开发一种能实现快速定位与循迹功能的微纳米标准样板变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，设计一种微纳米台阶标准样板及其循迹方法，能够实现快速、高效，并可循迹的进行纳米测量仪的测量高度参数校准工作。

本发明是这样实现的：一种微纳米台阶标准样板，其特征在于：所述的微纳米台阶标准样板包括A工作区域及B循迹区域；所述的A工作区域内设有一个纳米级台阶、四个校准定位块及四个循迹参考定位块，所述的纳米级台阶的上平面为一个长方形，设于A工作区域的中心位置，所述的四个校准定位块的上平面均为正方形，设于所述纳米级台阶的四个顶角外侧位置处，所述的四个循迹参考定位块的上平面形状均是由一个矩形、一个等边三角形和一个等腰直角三角形拼接而成的形状，并以纳米级台阶为中心，对称设于所述四个校准定位块的左右两侧，所述的B循迹区域以A工作区域为中心设有四个上平面为等腰三角形的循迹标识符。所述的B循迹区域还设有设计单位标识符和样板型号标识符。

所述A工作区域的四个校准定位块对称分布于纳米级台阶的四角外侧，其与纳米级台阶接近的一边与纳米级台阶的短边重合或平行，呈“工”字形排列。所述A工作区域的四个循迹参考定位块以所述的纳米级台阶为中心对称分布，且两两循迹参考定位块间设有间隙，每个所述的循迹参考定位块中平面形状为等边三角形的部分设于其矩形形状的外侧、平面形状为等腰直角三角形的部分设于矩形形状的内侧，且所述等腰直角三角形的一条直角边与所述的矩形形状的长边重合、另一条直角边与所述纳米级台阶的短边平行，所述的四个循迹参考定位块与所述的纳米级台阶整体呈“川”字形排列。

所述B循迹区域的四个循迹标识符是以A工作区域为中心的两两相互对称的上平面为等腰三角形的循迹标识符，且每个所述等腰三角形的顶角分别指向对应的A工作区域的边框中点。

一种所述微纳米台阶标准样板的循迹方法，其特征在于：通过所述微纳米台阶标准样板的B循迹区域内两对相互对称的上平面为等腰三角形的循迹标识符配合设置的设计单位标识符和样板型号标识符，确定微纳米台阶标准样板摆放方向与具体位置，实现在测量前与测量中的快速定位，通过所述微纳米台阶标准样板的A工作区域内纳米级台阶四角处对应设置的四个校准定位块在A工作区域内从纵向上快速校准定位，通过所述A工作区域内的四个循迹参考定位块在A工作区域内从横向上快速进行定位，通过所述A工作区域内两两循迹参考定位块间的间隙确定测量的初始位置，完成整个校准过程。

所述微纳米台阶标准样板的B循迹区域内的两对相互对称的循迹标识符设置为上平面大小不相等的两对等腰三角形，以便配合设计单位标识符和样板型号标识符，快速确定微纳米台阶标准样板的摆放方向与具体位置，当纳米测量仪的镜头聚焦于此区域内时，通过观察到的相应的标识符进行定位，从而便于将纳米测量仪的定位平台移至测量时所需的位置，大大提高测量效率。