[发明专利]一种三维纳米节距样板及其制备方法

摘要

本发明涉及一种三维纳米节距样板及其制备方法，属于纳米计量技术领域。其特征在于所述的节距样板材料选用Si(100)单晶结构基底材料与高纯度成膜Cr材料(＞99％)，采用分子束外延技术实现Cr原子在Si(100)基底上的层状结构生长，利用刻蚀技术获得相应的纳米节距结构，然后再次进行外延生长，实现节距样板的研制。本发明从原子层面解决了当前纳米节距样板制备过程不易控制以及制备方法可复现性差的问题，并且由于成膜原子按照层状结构模式生长，不仅可保留刻蚀后的表面界面结构，还可以保持刻蚀的结构深度，消除刻蚀对侧向节距结构的影响，解决Z向刻蚀的不可控问题，实现研制过程对样板三维节距的纳米级控制，为我国纳米节距标准样板提供一种可行的研制方法。

主权项

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。