[发明专利]一种器件微区工艺测量和校正方法

说明书

本发明公开了一种器件微区工艺测量和校正方法，首先，构建器件微区工艺测量系统；将待测样品放置在位移平台上，保证待测样品的水平度；其次，根据图像显示设备提供的信息，来判断待测样品上的目标区域的位置，用位移平台进行调节待测样品的位置；图像采集设备负责采集待测样品的目标区域内的RGB值，传递给图像处理装置；然后，图像处理装置利用加权算法将颜色通道数值转换成灰度值，降低变量的数量，提高处理速度；最后，用电子束曝光机制备纳米图案的制备并验证。本发明提高了可操作性和成品率；可以更加准确地分析同一个样品上不同位置的薄胶均匀性，从而解决了传统方式依赖贵重设备和操作不便性的问题，提高了整体微纳加工工艺的时效性和可控性。

技术领域

本发明属于微纳加工工艺领域，具体涉及一种器件微区工艺测量和校正方法。

背景技术

进入21世纪，光量子芯片应用领域得到了空前发展，光量子芯片上集成了量子光源，光量子信息线路和光量子探测。量子光源的种类有单光子源和纠缠光源，光量子信息线路包含了低损耗波导，光调制器，光开关和存储器；而光量子探测的种类有半导体探测器和超导体探测器。设计光量子芯片涉及到量子物理，光学，电子学等多学科交叉，在理论的支持下，一个性能优异光量子芯片的诞生是需要经历复杂且精密的微纳加工工艺流程，不仅需要严谨的物理设计，更重要的是需要具备完整的加工工艺。

微纳加工工艺是一门涉及广泛的，学科融合的工程实践领域。在光量子芯片中，通常会设计纳米级别的图案完成目标功能。一般纳米级别的图案考虑到平整度，致密度和加工精度，会采用“Lift-off”工艺。具体来说，采用旋涂高分辨率的光刻胶，紫外曝光的方式，将特殊位置的光刻胶发生变性，将芯片浸泡在在特定的溶液中，会显现出初步目标图案，再进行刻蚀工艺，最终完成图案转移。光的衍射作用在纳米尺度下明显，由于能够制备纳米级别的光刻机设备十分昂贵，并且光刻板的定制具有固定性，并不能满足科研实验的灵活性需求。因此，制备纳米级别的图案可以采用电子束曝光机(Electron beam lithography，EBL)。电子束曝光机指的是利用高能聚焦电子束在电子束抗刻蚀胶表面按照设计图案路径进行曝光的工艺。因此，电子束抗刻蚀胶是特殊的有机高分子构成，对高能电子敏感，高能电子会导致胶的成分发生“聚合”或“离散”作用。在后续浸泡过程中将多余的胶溶解于溶液中，实现了初步的图案转移过程。

通常，为了保证纳米级别的高精度，电子束抗刻蚀胶采用薄胶(厚度小于100纳米)。匀胶过程需要采用可控匀胶机，将电子束抗刻蚀胶滴在光量子芯片样品上，经过慢速匀胶和快速甩胶两个过程，实现薄胶的附着。然而在这个过程中会存在一个问题，当光量子芯片样品上已经集成了部分设计，样品表面的平整度会远低于普通硅片的平整度。那么电子束抗刻蚀胶在高速旋转过程中会由于部分受力不均匀，导致出现不同厚度的电子束抗刻蚀胶。那么对电子束曝光过程带来了不确定性和不可控性，严重影响光量子芯片的成品率。电子束曝光需要控制电子束的能量，束斑大小等因素，而这些因素的分析取决于电子束抗刻蚀胶的厚度。因此，有必要对旋涂后的薄胶进行区域性测量。

薄胶是特殊的超薄物质，薄膜的厚度表征方式有：原子力显微镜，台阶仪。原子力显微镜是利用悬臂上的探针，不接触待测样品的情况下，保证在一定间距的情况去调整悬臂的姿势，从而勾勒出待测样品的形貌和厚度。然而原子力显微镜设备昂贵，操作较为繁琐。而台阶仪是利用探针硬接触式测量厚度，需要构造一个台阶才能够测量到厚度，破坏平整的表面。同时台阶仪测量薄胶再制备一层胶构成新的台阶状，会给后续的工艺带来许多不方便的地方。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种操作简单、成本低、稳定性好的器件微区工艺测量和校正方法。

技术方案：本发明所述的一种器件微区工艺测量和校正方法，具体包括以下步骤：

(1)构建器件微区工艺测量系统；所述系统包括：待测样品、位移平台，光学显微镜、图像采集设备、图像显示设备和图像处理装置；

(2)将待测样品放置在位移平台上，固定待测样品，保证待测样品的水平度；