[发明专利]一种含百纳米尺寸通孔的光学高分辨率测试靶的制造方法

说明书

本发明涉及一种在透明玻璃基底上镀金属膜并用聚焦离子束方法刻蚀百纳米尺寸通孔的光学高分辨率测试靶的制造方法。其特征在于：使用磁控溅射或电子束蒸发镀膜技术在合适厚度的玻璃基底上镀一层合适厚度的金属膜，将该结构放置入聚焦离子束设备时使用导电胶带将金属膜与设备样品台相粘接，然后设计合理的刻蚀通孔及图案排布，使用聚焦离子束在非目标区刻蚀，通过设备自带的扫描电子显微镜进行成像，判断是否刻蚀通透以调整离子束参数，再在目标区刻蚀。这种方法有效地解决了绝缘基底结构影响聚焦离子束刻蚀的问题，并可获得稳定性状的百纳米尺寸通孔用于光学高分辨率成像系统标定。

技术领域

本发明涉及一种包含亚微米(微米＝um)甚至百纳米(纳米＝nm)级别尺寸通孔或图案的光学高分辨率测试靶的制造方法。属于应用光学领域中的光学精密检测领域。

背景技术

在光学精密检测领域，对显微镜系统的成像质量作定性检验或对其实际光学分辨能力进行测试和标定，需要使用比其理论的光学分辨率更小尺寸的图案或通光孔，通常称之为分辨率测试靶。检测中最常用的一种方法是星点检验方法。这种方法是通过将一个点光源置于光学系统的前焦面上，通过成像系统获得其在像面上的衍射像(通常称为星点像)。星点像包含了除畸变、透过率和杂光外的被检光学系统的全部像质信息，其光强分布即为点扩散函数(PSF)。标准的无像差的PSF为Airy分布，参见附图1。而其中心到第一暗纹的半径即对应于系统的分辨率，根据瑞利判据，直观上理解该分辨率即该系统能够分辨两个物点的最小间隔。

实际实施中，通常将一个分辨率测试靶放在光学系统前焦面上，同时从背面(与待测显微镜系统相反的一侧)照射合适波长的光源。该测试靶至少包含一个足够小半径的透光孔。当通孔半径显著小于待检测显微镜系统的光学分辨率时，可将该通孔的透光视为点光源。透光孔形成的光源大小对PSF的影响可以用下式表达：

这表示小孔光源等效的半径小于显微镜系统分辨率的1/2时，其对最终PSF的影响将有10％左右。若其等效半径小于系统分辨率1/4时，其影响将只有3％。而小孔的通光孔径与小孔光源等效半径是直接相关的。

现今显微镜系统的光学分辨率越来越高。一个典型的实例是，在超冷原子光晶格领域高分辨荧光原位成像是当前热门的对原子的探测手段之一。通常的光晶格的晶格常数在500nm-800nm，需要根据实验环境定制高分辨率大数值孔径显微镜，该显微镜需要在原子荧光共振波长成像光下达到与晶格常数接近的分辨率。一个典型的例子是对780nm成像光达到或接近衍射极限分辨，即达到或接近约600nm的分辨。那么，获得亚微米甚至百纳米尺寸的通光孔或图案，对测试和标定这类大数值孔径高分辨率的显微镜系统是非常有必要的和有意义的。但一般市面上的商品化分辨率测试靶产品的图案或通光孔尺寸通常在1微米甚至数微米以上，难以对前述实例中达到衍射极限级别成像的大数值孔径物镜的分辨率进行标定。

发明内容

本发明是针对现有技术的难以获得稳定性状的百纳米尺寸的分辨率测试孔的问题，提出了一种含百纳米尺寸通孔的光学高分辨率测试靶的制造方法，利用FIB设备，通过在百纳米厚度的镀在玻璃基底的金属膜层上用离子束聚焦轰击，同时通过导电胶带的粘接解决了为绝缘基底样品提供导电性并疏散电荷的问题，从而实现百纳米尺寸通孔的刻蚀。通孔的半径范围，可通过FIB设备自带的扫描电子显微镜成像测量得到。

本发明提供的一种含百纳米尺寸通孔的光学高分辨率测试靶的制造方法，主要包括如下步骤：

步骤一、在基底材料上镀一层预设厚度的金属膜；

步骤二、刻蚀前，根据预设目标需求设计刻蚀通孔或图案的尺寸及排布；

步骤三、使用导电胶带将基底材料上的金属膜表面边缘粘连到FIB样品台的导电底板上；

步骤四、对样品进行FIB刻蚀时，需要在样品边缘区域进行离子源参数调试；