CN104049111A - 基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法 - Google Patents
基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104049111A CN104049111A CN201410309191.XA CN201410309191A CN104049111A CN 104049111 A CN104049111 A CN 104049111A CN 201410309191 A CN201410309191 A CN 201410309191A CN 104049111 A CN104049111 A CN 104049111A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- probe
- xyz
- host computer
- laser
- nanometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法,涉及AFM的纳米卡尺测量技术。它为了解决传统AFM很难实现两个相邻或相对的待测侧壁相关关键尺寸测量的问题。本发明基于双探针AFM原理,设计了两个可旋转探针架,使两探针能够与底面在-90°-90°范围内成任意角度,当两探针旋转角度相同且方向相反时,即构成纳米卡尺,能够实现对两个相邻或相对侧壁表面的扫描,根据扫描数据即可得到微纳米结构的关键尺寸。本发明实现了在不破坏样品的前提下对两侧壁表面相邻和相对区域扫描成像,根据扫描数据得到样品的关键尺寸。本发明适用于对微纳器件关键尺寸的测量,可应用于微纳制造、测试、及微纳操作领域。
Description
技术领域
本发明涉及基于双探针原子力显微镜(AFM)的纳米卡尺测量技术。
背景技术
对样品中出现的相邻和相对两侧壁表面进行测量是半导体行业中检测样件加工性能的重要手段,如何实现对样品中两侧壁表面扫描及关键尺寸的测量是提高微纳米结构检测效率和加工工艺的关键。传统的原子力显微镜(AFM)采用Top-Down方式观测样品表面形貌,探针不能旋转,针尖朝向光学显微镜的底座,很难实现对与底座平面成大角度侧壁表面进行扫描。这种AFM的主要功能是实现对基底平行表面或与基底成小角度外斜表面扫描成像和度量,但对样品中常出现的相邻和相对两侧壁表面,却很难实现对其相邻和相对区域扫描成像和度量,即很难实现对两侧壁表面相邻和相对区域表面间的线宽、线宽粗糙度、线边缘粗糙度、沟槽深度,以及侧壁倾角等微纳米结构关键尺寸的测量。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统的原子力显微镜(AFM)很难测量微纳米结构关键尺寸问题,提供一种基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法。
本发明所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺,包括双探针原子力显微镜和两个结构相同的探针架24,所述探针架24包括基座24-1和旋转臂24-3,旋转臂24-3设置在基座24-1上,且该旋转臂24-3能够绕其中心轴旋转,两个基座24-1分别用于将两个探针架24固定在双探针原子力显微镜的第一探针手18和第二探针手11上,双探针原子力显微镜的一号探针和二号探针分别固定在两个探针架24的旋转臂24-3上,所述的一号探针的横截面为圆形或椭圆形,二号探针与一号探针具有相同的结构。
所述的双探针原子力显微镜包括光学显微镜1、上位机20、第一激光力学子***、第二激光力学子***、第一探针手18、第二探针手11、第二XYZ微米定位台12、第二XYZ纳米定位台13、XY微米定位台14、第一XYZ纳米定位台15、样品台16和第一XYZ微米定位台17、双路探针控制器23、采集卡19、两个压电控制器21、一号切换器22、二号切换器25和三号切换器26;
所述第一激光力学子***用于检测第一探针手18的力信号或谐振信号,第二激光力学子***用于检测第二探针手11的力信号或谐振信号,所述第一激光力学子***与第二激光力学子***的结构相同,所述第一激光力学子***包括用于调节激光角度的激光角度调整机构2、激光器3、四象限位置检测器5、用于调节四象限位置检测器5位置的四象限位置检测器二维调整微平台4、反射激光凸透镜7、用于调节反射激光凸透镜7沿激光传播方向的位置的反射凸透镜一维调整微平台6、入射光凸透镜10、用于调节入射光凸透镜10沿激光传播方向的位置的入射凸透镜一维调整微平台8和反射镜9;
所述XY微米定位台14固定在光学显微镜1的底座上,所述底座为平板结构,XY平面与光学显微镜1的底座平行,第一XYZ纳米定位台15固定在XY微米定位台14上,样品台16固定在第一XYZ纳米定位台15上,第一探针手18固定在所述第一XYZ微米定位台17上,第二XYZ纳米定位台13固定在所述第二XYZ微米定位台12上,第二探针手11固定在所述第二XYZ纳米定位台13上;
第一激光力学子***中,激光器3固定在激光角度调整机构2上,四象限位置检测器5固定在四象限位置检测器二维调整微平台4上,入射光凸透镜10固定在入射凸透镜一维调整微平台8上,反射激光凸透镜7固定在反射凸透镜一维调整微平台6上,激光器3发出的激光经过入射光凸透镜10后聚焦在一号探针的悬臂梁前端上,经所述悬臂梁前端反射后的激光入射至反射镜9的表面,经反射镜9反射后的激光入射至反射激光凸透镜7,经过反射激光凸透镜7后聚焦在四象限位置检测器5的探测面上;第二激光力学子***的激光器3发出的激光经过入射光凸透镜10后聚焦在二号探针的悬臂梁前端上,经悬臂梁前端反射后的激光入射至反射镜9的表面,经反射镜9反射后的激光入射至反射激光凸透镜7,经过反射激光凸透镜7后聚焦在四象限位置检测器5的探测面上;
上位机20的第一XYZ微米控制信号输出端连接第一XYZ微米定位台17的控制信号输入端,上位机20的第二XYZ微米控制信号输出端连接第二XYZ微米定位台12的控制信号输入端,上位机20的XY微米控制信号输出端连接XY微米定位台14的控制信号输入端,上位机20的X纳米控制信号输出端通过一个压电控制器21连接第一XYZ纳米定位台15的X控制信号输入端,上位机20的第一Y纳米控制信号输出端和双路探针控制器23的第一Y纳米控制信号输出端分别连接一号切换器22的两个信号输入端,该一号切换器22的信号输出端通过一个压电控制器21连接第一XYZ纳米定位台15的Y控制信号输入端,上位机20的第一Z纳米控制信号输出端和双路探针控制器23的第一Z纳米控制信号输出端分别连接二号切换器25的两个信号输入端,该二号切换器25的信号输出端通过上述压电控制器21连接第一XYZ纳米定位台15的Z控制信号输入端,上位机20的XY纳米控制信号输出端通过另一个压电控制器21连接第二XYZ纳米定位台13的XY控制信号输入端,上位机20的第二Z纳米控制信号输出端和双路探针控制器23的第二Z纳米控制信号输出端分别连接三号切换器26的两个信号输入端,该三号切换器26的信号输出端通过另一个压电控制器21连接第二XYZ纳米定位台13的Z控制信号输入端,双路探针控制器23的第一振动控制信号输出端连接第一探针手18的振动控制信号输入端,该四象限位置检测器5的法向检测信号输出端同时连接双路探针控制器23的第一法向检测信号输入端和采集卡19的第一法向检测信号输入端,该四象限位置检测器5的侧向检测信号输出端和总检测信号输出端分别连接采集卡19的第一侧向检测信号输入端和第一总检测信号输入端,双路探针控制器23的第二振动控制信号输出端连接第二探针手11的振动控制信号输入端,该四象限位置检测器5的法向检测信号输出端同时连接双路探针控制器23的第二法向检测信号输入端和采集卡19的第二法向检测信号输入端,该四象限位置检测器5的侧向检测信号输出端和总检测信号输出端分别连接采集卡19的第二侧向检测信号输入端和第二总检测信号输入端,采集卡19的信号输出端连接上位机20的采集卡信号输入端。
采用上述基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法为:利用一号探针和二号探针分别对两个相邻或相对的待测侧壁表面进行扫描,根据扫描数据得到微纳米结构关键尺寸。
上述方法中,利用一号探针和二号探针分别对两个相邻或相对的待测侧壁表面进行扫描的具体方法为:
步骤一、将待测样品底面固定在样品台16上,使样品的两个待测侧壁表面与X轴平行,调整两个旋转臂24-3的角度,使一号探针的旋转角度与二号探针的旋转角度相同,且方向相反;
步骤二、通过上位机20控制XY微米定位台14移动,使待测样品的待测侧壁表面移动到光学显微镜1的视场中心;
步骤三、通过上位机20控制第一XYZ微米定位台17和第二XYZ微米定位台12移动,结合光学显微镜调焦***,直至一号探针和二号探针均位于待测样品待检区域的上方;
步骤四、调节第一激光力学子***和第二激光力学子***,使得第一激光力学子***和第二激光力学子***的激光光斑分别位于一号探针悬臂梁的前端中心和二号探针悬臂梁的前端中心;
步骤五、通过上位机20控制第一XYZ微米定位台17和第二XYZ微米定位台12移动,结合光学显微镜调焦***,调整一号探针和二号探针与待测样品顶面的距离,且二号探针与待测样品的距离大于一号探针与待测样品的距离;
步骤六、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿Z方向的距离伺服控制,使待测样品顶面与一号探针在Z方向上的距离达到用户设定的值;
步骤七、通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向的距离伺服控制,使二号探针与待测样品顶面在Z方向上的距离与一号探针与待测样品在Z方向上的距离相等;
步骤八、启动预扫描过程:
通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向的距离伺服控制,并设置二号探针在X及Y方向上的扫描步距,待一号探针的针尖被二号探针的针尖扫描到并得到清晰的图像后,将二号探针复位;
步骤九、根据扫描图像确定两探针相对位置,并通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13在X、Y方向上移动,使二号探针的针尖与一号探针的针尖在X和Y两个方向上均对准重合;
步骤十、通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13在Y方向上移动,使二号探针与一号探针在Y方向上的距离大于样品中两个待测侧壁表面之间的距离;
步骤十一、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15,使待测样品的两个待测侧壁表面均处于一号探针与二号探针之间;
步骤十二、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿Y方向移动,使待测样件沿Y方向接近一号探针,同时通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向向上移动指定位移ΔZ,使二号探针高于样品顶部表面,移动结束后将第一XYZ纳米定位台15的位置记为该待测侧壁表面的起始扫描位置;
步骤十三、启动扫描过程一:
通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15在Y方向上的距离伺服控制,并设置第一XYZ纳米定位台15在X和Z两个方向上的扫描步距,使样品侧壁表面沿Y方向上接近一号探针并达到用户所设定的距离,从而实现一号探针对待测样品的一个待测侧壁表面的扫描,并保存扫描数据,扫描结束后,通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15移动,使其复位至起始扫描位置;
步骤十四、通过上位机20控制第一XYZ微米定位台17沿Z方向移动,使一号探针高于样品顶部表面,通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向向下移动指定位移ΔZ;
步骤十五、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿-Y方向移动,移动距离为ΔY,使待测样品靠近二号探针;
步骤十六、启动扫描过程二:
通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15在-Y方向上的距离伺服控制,并设置第一XYZ纳米定位台15在X和Z两个方向上的扫描步距均分别与步骤十三中X和Z两个方向上的扫描步距一致,使待测样品的待测侧壁表面沿-Y方向上接近二号探针,并达到用户所设定的距离,从而实现二号探针对待测样品的另一个待测侧壁表面的扫描,并保存扫描数据;
步骤十七、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿Y方向移动,使二号探针与待测样品分离。
本发明所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺在原有的双探针原子力显微镜的基础上增加了两个探针架24,使两探针在YZ平面内不再局限于光学显微镜1的底座,而是可与底面在-90°—90°范围内成任意角度。调节两个探针,使其旋转角度相同,方向相反,即可构成纳米卡尺,实现对侧壁表面的扫描。该纳米卡尺突破了传统AFM无法对样品两侧壁表面相邻和相对区域进行表征和测量的特点,实现了在不破坏样品的前提下对样品中两侧壁表面相邻和相对区域扫描成像,通过对扫描所得的图像分析,可进一步实现对样品的关键尺寸的测量;该纳米卡尺可单独使用一个探针用以实现对单侧壁表面扫描成像和分析度量;为进一步实现对样件连续3-D扫描和测量提供了技术基础;在对微纳器件表面表征、微纳制造、测试、以及微纳操作领域中具有更高的可用性和操作性,具有很高的实用价值。
本发明所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法,对样品进行测量时,将待测样品放在两个探针之间,先利用一号探针对一个待测侧壁表面进行扫描,然后利用二号探针对另一个待测侧壁表面进行扫描,根据扫描数据即可得到两侧壁表面的信息。该方法实现了在不破坏样品的前提下对样品中两侧壁表面相邻和相对区域扫描成像,通过对扫描所得的图像分析,可进一步实现对样品的线宽及其他关键尺寸测量;基于上述方法,可单独使用一个探针用以实现对单侧壁表面扫描成像和分析度量;对微纳器件表面表征、微纳制造、测试、以及微纳操作领域中具有更高的可用性和操作性,具有很高的实用价值。
附图说明
图1为本发明所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺的机械部分的结构图;
图2为探针架的结构示意图;
图3为本发明所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺的工作原理框图
图4为实施方式七中,两个探针在X、Y方向上对准重合时,探针与待测样品的位置关系示意图;
图5为实施方式七中,两个探针在Y方向张开时,探针与待测样品的位置关系示意图;
图6为实施方式七中,探针对左侧的待测侧壁表面进行扫描时,探针与待测样品的位置关系示意图;
图7为实施方式七中,探针对右侧的待测侧壁表面进行扫描时,探针与待测样品的位置关系示意图;
图8为实施方式七中,非接触模式下,计算待测样品的相邻侧壁上扫描点宽度的原理示意图;
图9为实施方式七中,非接触模式下,计算待测样品的相对侧壁上扫描点宽度的原理示意图;
图10为实施方式七中,接触模式下,计算待测样品的单齿和多齿扫描点宽度的原理示意图;
图11为实施方式七中,TGZ3待测样品中为测量线宽、线宽粗糙度、以及线边缘粗糙度所取测量线位置示意图;
图12为实施方式七中,TGZ3待测样品的测量结果。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图2说明本实施方式,本实施方式所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺包括双探针原子力显微镜和两个结构相同的探针架24,所述探针架24包括基座24-1和旋转臂24-3,旋转臂24-3设置在基座24-1上,且该旋转臂24-3能够绕其中心轴旋转,两个基座24-1分别用于将两个探针架24固定在双探针原子力显微镜的第一探针手18和第二探针手11上,双探针原子力显微镜的一号探针和二号探针分别固定在两个探针架24的旋转臂24-3上,所述的一号探针的横截面为圆形或椭圆形,二号探针与一号探针具有相同的结构。
本实施方式所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺在原有的双探针原子力显微镜的基础上增加了两个探针架24,该探针架24位于探针手与探针之间,如图2所示,其旋转臂24-3能够旋转,使两探针在YZ平面内不再局限于垂直光学显微镜1的底座,而是可与底面在-90°—90°范围内成任意角度。基座24-1与旋转臂24-3之间还可以增加传动装置24-2和相应的调节旋钮,该传动装置24-2可通过齿轮传动实现。通过转动调节旋钮来调节旋转臂24-3的角度,进而带动旋转臂24-3前端的探针转动。调节两个探针,使其旋转角度相同,方向相反,即可构成纳米卡尺。对样品进行测量时,将待测样品放在两个探针之间,先利用一号探针对一个待测侧壁表面进行扫描,然后利用二号探针对另一个待测侧壁表面进行扫描,根据扫描数据即可得到两侧壁表面上的信息。此外两探针都选用特殊的玻璃纤维探针,该类型探针针尖长度可达500um,悬臂梁长为300-1000um。从而使***适用于对样品中出现的高深宽比侧壁表面进行扫描成像及测量。
本实施方式所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺,突破了传统AFM无法对样品两侧壁表面相邻和相对区域进行表征和测量的特点,实现了在不破坏样品的前提下对样品中两侧壁表面相邻和相对区域扫描成像,通过对扫描所得的图像分析,可进一步实现对样品关键尺寸的测量;该纳米卡尺可单独使用一个探针用以实现对单侧壁表面扫描成像和分析度量;为进一步实现对样件连续3-D扫描和测量提供了技术基础;在对微纳器件表面表征、微纳制造、测试、以及微纳操作领域中具有更高的可用性和操作性,具有很高的实用价值。
具体实施方式二:结合图1和图3说明本实施方式,本实施方式是对实施方式一所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺的进一步限定,本实施方式中,所述的双探针原子力显微镜包括光学显微镜1、上位机20、第一激光力学子***、第二激光力学子***、第一探针手18、第二探针手11、第二XYZ微米定位台12、第二XYZ纳米定位台13、XY微米定位台14、第一XYZ纳米定位台15、样品台16和第一XYZ微米定位台17、双路探针控制器23、采集卡19、两个压电控制器21、一号切换器22、二号切换器25和三号切换器26;
所述第一激光力学子***用于检测第一探针手18的力信号或谐振信号,第二激光力学子***用于检测第二探针手11的力信号或谐振信号,所述第一激光力学子***与第二激光力学子***的结构相同,所述第一激光力学子***包括用于调节激光角度的激光角度调整机构2、激光器3、四象限位置检测器5、用于调节四象限位置检测器5位置的四象限位置检测器二维调整微平台4、反射激光凸透镜7、用于调节反射激光凸透镜7沿激光传播方向的位置的反射凸透镜一维调整微平台6、入射光凸透镜10、用于调节入射光凸透镜10沿激光传播方向的位置的入射凸透镜一维调整微平台8和反射镜9;
所述XY微米定位台14固定在光学显微镜1的底座上,所述底座为平板结构,XY平面与光学显微镜1的底座平行,第一XYZ纳米定位台15固定在XY微米定位台14上,样品台16固定在第一XYZ纳米定位台15上,第一探针手18固定在所述第一XYZ微米定位台17上,第二XYZ纳米定位台13固定在所述第二XYZ微米定位台12上,第二探针手11固定在所述第二XYZ纳米定位台13上;
第一激光力学子***中,激光器3固定在激光角度调整机构2上,四象限位置检测器5固定在四象限位置检测器二维调整微平台4上,入射光凸透镜10固定在入射凸透镜一维调整微平台8上,反射激光凸透镜7固定在反射凸透镜一维调整微平台6上,激光器3发出的激光经过入射光凸透镜10后聚焦在一号探针的悬臂梁前端上,经所述悬臂梁前端反射后的激光入射至反射镜9的表面,经反射镜9反射后的激光入射至反射激光凸透镜7,经过反射激光凸透镜7后聚焦在四象限位置检测器5的探测面上;第二激光力学子***的激光器3发出的激光经过入射光凸透镜10后聚焦在二号探针的悬臂梁前端上,经悬臂梁前端反射后的激光入射至反射镜9的表面,经反射镜9反射后的激光入射至反射激光凸透镜7,经过反射激光凸透镜7后聚焦在四象限位置检测器5的探测面上;
上位机20的第一XYZ微米控制信号输出端连接第一XYZ微米定位台17的控制信号输入端,上位机20的第二XYZ微米控制信号输出端连接第二XYZ微米定位台12的控制信号输入端,上位机20的XY微米控制信号输出端连接XY微米定位台14的控制信号输入端,上位机20的X纳米控制信号输出端通过一个压电控制器21连接第一XYZ纳米定位台15的X控制信号输入端,上位机20的第一Y纳米控制信号输出端和双路探针控制器23的第一Y纳米控制信号输出端分别连接一号切换器22的两个信号输入端,该一号切换器22的信号输出端通过一个压电控制器21连接第一XYZ纳米定位台15的Y控制信号输入端,上位机20的第一Z纳米控制信号输出端和双路探针控制器23的第一Z纳米控制信号输出端分别连接二号切换器25的两个信号输入端,该二号切换器25的信号输出端通过上述压电控制器21连接第一XYZ纳米定位台15的Z控制信号输入端,上位机20的XY纳米控制信号输出端通过另一个压电控制器21连接第二XYZ纳米定位台13的XY控制信号输入端,上位机20的第二Z纳米控制信号输出端和双路探针控制器23的第二Z纳米控制信号输出端分别连接三号切换器26的两个信号输入端,该三号切换器26的信号输出端通过另一个压电控制器21连接第二XYZ纳米定位台13的Z控制信号输入端,双路探针控制器23的第一振动控制信号输出端连接第一探针手18的振动控制信号输入端,该四象限位置检测器5的法向检测信号输出端同时连接双路探针控制器23的第一法向检测信号输入端和采集卡19的第一法向检测信号输入端,该四象限位置检测器5的侧向检测信号输出端和总检测信号输出端分别连接采集卡19的第一侧向检测信号输入端和第一总检测信号输入端,双路探针控制器23的第二振动控制信号输出端连接第二探针手11的振动控制信号输入端,该四象限位置检测器5的法向检测信号输出端同时连接双路探针控制器23的第二法向检测信号输入端和采集卡19的第二法向检测信号输入端,该四象限位置检测器5的侧向检测信号输出端和总检测信号输出端分别连接采集卡19的第二侧向检测信号输入端和第二总检测信号输入端,采集卡19的信号输出端连接上位机20的采集卡信号输入端。
如图1和图2所示,本实施方式所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺具有两套独立控制的纳米定位和力检测***,用于驱动两个探针,通过上位机20与双路探针控制器23对第二XYZ微米定位台12、第二XYZ纳米定位台13、XY微米定位台14、第一XYZ纳米定位台15和第一XYZ微米定位台17的控制,能够实现AFM图像扫描,形成纳米卡尺,用以完成对微纳米结构关键尺寸的测量。双路探针控制器23接收四象限位置检测器5的法向信号,该法向信号的带宽能够达到5MHz,根据该信号控制第二XYZ纳米定位台13与第一XYZ纳米定位台15在Y、Z方向上移动,对第二XYZ纳米定位台13与第一XYZ纳米定位台15在Y、Z方向的位置控制更加精确。
具体实施方式三:本实施方式是对实施方式一所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺的进一步限定,本实施方式中,所述的双路探针控制器23采用OC4-Dual探针动态控制器实现。
OC4-Dual探针动态控制器采集的信号带宽能够达到5MHz,使控制更加稳定。
具体实施方式四:结合图1说明本实施方式,本实施方式是对实施方式一所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺的进一步限定,本实施方式中,第一激光力学子***中,激光器3发出的激光、经一号探针反射后的激光以及经反射镜9反射后的激光在同一平面内,所述平面为S1面;第二激光力学子***中,激光器3发出的激光、经二号探针反射后的激光以及经反射镜9反射后的激光在同一平面内,所述平面为S2面。
第一激光力学子***中的激光与第二激光力学子***中的激光分别在两个平面内传播,使得光路调节简单方便,并且能够节省空间。
具体实施方式五:结合图1说明本实施方式,本实施方式是对实施方式一所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺的进一步限定,本实施方式中,所述的S1面与S2面重合。
S1面与S2面重合能够最大限度节省空间。
具体实施方式六:采用实施方式二所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法为:利用一号探针和二号探针分别对两个相邻或相对的待测侧壁表面进行扫描,根据扫描数据得到微纳米结构关键尺寸。
本实施方式所述的方法通过对与光学显微镜1底座的表面成大角度侧壁表面进行扫描,根据表面扫描信息,可测量微纳米结构中线宽、线宽粗糙度、线粗糙度、沟槽深度和宽度、以及侧壁倾角等微纳米结构的关键尺寸。
具体实施方式七:结合图4至图12说明本实施方式,本实施方式是对实施方式六所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法的进一步限定,本实施方式中,利用一号探针和二号探针分别对两个相邻或相对的待测侧壁表面进行扫描的具体方法为:
步骤一、将待测样品底面固定在样品台16上,使样品的两个待测侧壁表面与X轴平行,调整两个旋转臂24-3的角度,使一号探针的旋转角度与二号探针的旋转角度相同,且方向相反;
步骤二、通过上位机20控制XY微米定位台14移动,使待测样品的待测侧壁表面移动到光学显微镜1的视场中心;
步骤三、通过上位机20控制第一XYZ微米定位台17和第二XYZ微米定位台12移动,结合光学显微镜调焦***,直至一号探针和二号探针均位于待测样品待检区域的上方;
步骤四、调节第一激光力学子***和第二激光力学子***,使得第一激光力学子***和第二激光力学子***的激光光斑分别位于一号探针悬臂梁的前端中心和二号探针悬臂梁的前端中心;
步骤五、通过上位机20控制第一XYZ微米定位台17和第二XYZ微米定位台12移动,结合光学显微镜调焦***,调整一号探针和二号探针与待测样品顶面的距离,且二号探针与待测样品的距离大于一号探针与待测样品的距离;
步骤六、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿Z方向的距离伺服控制,使待测样品顶面与一号探针在Z方向上的距离达到用户设定的值;
步骤七、通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向的距离伺服控制,使二号探针与待测样品顶面在Z方向上的距离与一号探针与待测样品在Z方向上的距离相等;
步骤八、启动预扫描过程:
通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向的距离伺服控制,并设置二号探针在X及Y方向上的扫描步距,待一号探针的针尖被二号探针的针尖扫描到并得到清晰的图像后,将二号探针复位;
步骤九、根据扫描图像确定两探针相对位置,并通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13在X、Y方向上移动,使二号探针的针尖与一号探针的针尖在X和Y两个方向上均对准重合;
步骤十、通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13在Y方向上移动,使二号探针与一号探针在Y方向上的距离大于样品中两个待测侧壁表面之间的距离;
步骤十一、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15,使待测样品的两个待测侧壁表面均处于一号探针与二号探针之间;
步骤十二、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿Y方向移动,使待测样件沿Y方向接一号探针,同时通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向向上移动指定位移ΔZ,使二号探针高于样品顶部表面,移动结束后将第一XYZ纳米定位台15的位置记为该待测侧壁表面的起始扫描位置;
步骤十三、启动扫描过程一:
通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15在Y方向上的距离伺服控制,并设置第一XYZ纳米定位台15在X和Z两个方向上的扫描步距,使样品侧壁表面沿Y方向上接近一号探针并达到用户所设定的距离,从而实现一号探针对待测样品的一个待测侧壁表面的扫描,并保存扫描数据,扫描结束后,通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15移动,使其复位至起始扫描位置;
步骤十四、通过上位机20控制第一XYZ微米定位台17沿Z方向移动,使一号探针高于样品顶部表面,通过上位机20控制第二XYZ纳米定位台13沿Z方向向下移动指定位移ΔZ;
步骤十五、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿-Y方向移动,移动距离为ΔY,使待测样品靠近二号探针;
步骤十六、启动扫描过程二:
通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15在-Y方向上的距离伺服控制,并设置第一XYZ纳米定位台15在X和Z两个方向上的扫描步距均分别与步骤十三中X和Z两个方向上的扫描步距一致,使待测样品侧壁表面沿-Y方向上接近二号探针,并达到用户所设定的距离,从而实现二号探针对待测样品的另一个待测侧壁表面的扫描,并保存扫描数据;
步骤十七、通过上位机20控制第一XYZ纳米定位台15沿Y方向移动,使二号探针与待测样品分离。
本实施方式所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法中,第二XYZ微米定位台12、第二XYZ纳米定位台13、XY微米定位台14、第一XYZ纳米定位台15和第一XYZ微米定位台17的运动均通过上位机20控制。用户通过上位机20输入需要移动的距离参数,上位机20按照该距离参数控制相应的定位台移动。
本实施方式对传统的双探针原子力显微镜作了改进,增加了对侧壁表面的测量方法,通过对两个相邻和相对侧壁表面进行扫描,得到样品的关键尺寸。测量的主要步骤为:首先使两个探针位于待测样品的上方,并使两个探针对齐,如图4所示;调节两个探针在Y方向的间距,使两个探针张开的距离Dopen大于待测样品在Y方向上的宽度DW,如图5所示;向上移动待测样品,利用与待测样品距离较小的一个探针对一个侧壁表面在XZ平面内进行扫描,如图6所示;扫描完成后,在Y方向上移动待测样品,用另一个探针对另外一个侧壁表面进行扫描,如图7所示,至此,完成扫描过程,上位机20根据扫描数据即可得到样品的关键尺寸。
扫描模式可选择接触式扫描或非接触式扫描。若采用非接触式扫描模式计算相邻侧壁的两个扫描点宽度,则扫描前两个探针张开的距离Dopen=AL+WS+ΔY+AR,AL为一号探针扫描时,其针尖与被扫描的侧壁表面的距离,AR为二号探针扫描时,其针尖与被扫描的侧壁表面的距离,WS为两个扫描点的实际距离,ΔY为步骤十五中第一XYZ纳米定位台Y向移动的距离,如图8所示。采用非接触式扫描模式测量相对侧壁的两个扫描点宽度的原理如图9所示。采用接触式扫描模式测量待测样品的单齿和多齿扫描点宽度的原理如图10所示。
以TGZ3纳米光栅为例,采用本实施方式所述的方法对该纳米光栅的两个表面进行扫描。如图11所示,对该纳米光栅相邻两待测表面分别选取测量线,其中左待测表面分别取测量线AL、BL、CL、DL和EL,右待测表面分别取测量线AR、BR、CR、DR和ER,两个待测表面选取测量线的情况相同。图12给出了两待测侧壁表面所取测量线的测量结果,其中,纵坐标值在60nm以上的五条曲线分别为AL、BL、CL、DL、EL五条测量线的测量结果,纵坐标值在60nm以下的五条曲线分别为AR、BR、CR、DR、ER五条测量线的测量结果。
表1给出了所取测量线的线宽及线宽粗糙度的测量结果。表2给出了所取测量线线边缘粗糙度的测量结果。线宽粗糙度的计算公式为:
其中,We表示所取测量线上各扫描点的宽度值,Cw表示所取测量线上所有扫描点平均宽度值,N为所取测量线上扫描的点数。
线边缘粗超度的计算公式为:
其中,Pe表示所取测量线上各扫描点的y坐标值,Ce表示所取测量线上所有扫描点的平均y坐标值,N为所取测量线上扫描的点数。
表1 各测量线的线宽及线宽粗糙度
测量位置 | 线宽(nm) | 线宽粗糙度(nm) |
AL-------AR | 1108.5 | 15.4 |
BL-------BR | 1149.7 | 14.6 |
CL-------CR | 1171.3 | 14.9 |
DL-------DR | 1180.8 | 14.5 |
EL-------ER | 1207.2 | 12.9 |
表2各测量线的线边缘粗糙度
测量位置 | 左侧线边缘粗超度(nm) | 测量位置 | 右侧线边缘粗超度(nm) |
AL | 11.9 | AR | 12.6 |
BL | 11.5 | BR | 10.3 |
CL | 11.8 | CR | 11.3 |
DL | 10.6 | DR | 11.7 |
EL | 9.8 | ER | 10.1 |
具体实施方式八:本实施方式是对实施方式七所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法的进一步限定:步骤三中,上位机20控制第一XYZ微米定位台17移动的方法为:用户通过上位机20输入第一XYZ微米定位台17在X、Y和Z三个方向上要移动的距离参数,该参数即为第一XYZ微米定位台17的控制信号,上位机20将该控制信号发送给第一XYZ微米定位台17,第一XYZ微米定位台17按照上述参数移动;
上位机20控制第二XYZ微米定位台12移动的方法与上述方法相同。
具体实施方式九:本实施方式是对实施方式七所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法的进一步限定,本实施方式中,上位机20控制第一XYZ纳米定位台15移动的方法为:用户通过上位机20输入第一XYZ纳米定位台15要移动的距离参数,该参数即为第一XYZ纳米定位台15的控制信号,该控制信号包括X方向控制信号、Y方向控制信号和Z方向控制信号,所述X方向控制信号由上位机20发送给第一XYZ纳米定位台15,当选择Y方向距离伺服控制时,且扫描模式为接触模式时,Y方向控制信号由上位机20通过一号切换器22发送给第一XYZ纳米定位台15,当扫描模式为轻敲模式或非接触模式时,所述Y方向控制信号由上位机20通过双路探针控制器23和一号切换器22发送给第一XYZ纳米定位台15,当选择Z方向距离伺服控制、且扫描模式为接触模式时,Z方向控制信号由上位机20通过二号切换器25发送给第一XYZ纳米定位台15,当扫描模式为轻敲模式或非接触模式时,所述Z方向控制信号由上位机20通过双路探针控制器23和二号切换器25发送给第一XYZ纳米定位台15,第一XYZ纳米定位台15按照上述参数移动;
上位机20控制第二XYZ纳米定位台13移动的方法与上位机20控制第一XYZ纳米定位台15移动的方法相同。
具体实施方式十:本实施方式是对实施方式七所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法的进一步限定:扫描过程一中,双路探针控制器23向执行扫描过程的第一探针手18发送振动控制信号,第一探针手18在振动控制信号的作用下带动一号探针振动,四象限位置检测器5检测到的信号包括法向信号、侧向信号和总信号,四象限位置检测器5将法向信号同时发送至双路探针控制器23和采集卡19、将侧向信号和总信号发送至采集卡19,上位机20及双路探针控制器23对法向信号进行处理并发送Y或Z方向控制信号给第一XYZ纳米定位台15。
Claims (10)
1.基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺,包括双探针原子力显微镜,其特征在于:它还包括两个结构相同的探针架(24),所述探针架(24)包括基座(24-1)和旋转臂(24-3),旋转臂(24-3)设置在基座(24-1)上,且该旋转臂(24-3)能够绕其中心轴旋转,两个基座(24-1)分别用于将两个探针架(24)固定在双探针原子力显微镜的第一探针手(18)和第二探针手(11)上,双探针原子力显微镜的一号探针和二号探针分别固定在两个探针架(24)的旋转臂(24-3)上,所述的一号探针的横截面为圆形或椭圆形,二号探针与一号探针具有相同的结构。
2.根据权利要求1所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺,其特征在于:所述的双探针原子力显微镜包括光学显微镜(1)、上位机(20)、第一激光力学子***、第二激光力学子***、第一探针手(18)、第二探针手(11)、第二XYZ微米定位台(12)、第二XYZ纳米定位台(13)、XY微米定位台(14)、第一XYZ纳米定位台(15)、样品台(16)和第一XYZ微米定位台(17)、双路探针控制器(23)、采集卡(19)、两个压电控制器(21)、一号切换器(22)、二号切换器(25)和三号切换器(26);
所述第一激光力学子***用于检测第一探针手(18)的力信号或谐振信号,第二激光力学子***用于检测第二探针手(11)的力信号或谐振信号,所述第一激光力学子***与第二激光力学子***的结构相同,所述第一激光力学子***包括用于调节激光角度的激光角度调整机构(2)、激光器(3)、四象限位置检测器(5)、用于调节四象限位置检测器(5)位置的四象限位置检测器二维调整微平台(4)、反射激光凸透镜(7)、用于调节反射激光凸透镜(7)沿激光传播方向的位置的反射凸透镜一维调整微平台(6)、入射光凸透镜(10)、用于调节入射光凸透镜(10)沿激光传播方向的位置的入射凸透镜一维调整微平台(8)和反射镜(9);
所述XY微米定位台(14)固定在光学显微镜(1)的底座上,所述底座为平板结构,XY平面与光学显微镜(1)的底座平行,第一XYZ纳米定位台(15)固定在XY微米定位台(14)上,样品台(16)固定在第一XYZ纳米定位台(15)上,第一探针手(18)固定在所述第一XYZ微米定位台(17)上,第二XYZ纳米定位台(13)固定在所述第二XYZ微米定位台(12)上,第二探针手(11)固定在所述第二XYZ纳米定位台(13)上;
第一激光力学子***中,激光器(3)固定在激光角度调整机构(2)上,四象限位置检测器(5)固定在四象限位置检测器二维调整微平台(4)上,入射光凸透镜(10)固定在入射凸透镜一维调整微平台(8)上,反射激光凸透镜(7)固定在反射凸透镜一维调整微平台(6)上,激光器(3)发出的激光经过入射光凸透镜(10)后聚焦在一号探针的悬臂梁前端上,经所述悬臂梁前端反射后的激光入射至反射镜(9)的表面,经反射镜(9)反射后的激光入射至反射激光凸透镜(7),经过反射激光凸透镜(7)后聚焦在四象限位置检测器(5)的探测面上;第二激光力学子***的激光器(3)发出的激光经过入射光凸透镜(10)后聚焦在二号探针的悬臂梁前端上,经悬臂梁前端反射后的激光入射至反射镜(9)的表面,经反射镜(9)反射后的激光入射至反射激光凸透镜(7),经过反射激光凸透镜(7)后聚焦在四象限位置检测器(5)的探测面上;
上位机(20)的第一XYZ微米控制信号输出端连接第一XYZ微米定位台(17)的控制信号输入端,上位机(20)的第二XYZ微米控制信号输出端连接第二XYZ微米定位台(12)的控制信号输入端,上位机(20)的XY微米控制信号输出端连接XY微米定位台(14)的控制信号输入端,上位机(20)的X纳米控制信号输出端通过一个压电控制器(21)连接第一XYZ纳米定位台(15)的X控制信号输入端,上位机(20)的第一Y纳米控制信号输出端和双路探针控制器(23)的第一Y纳米控制信号输出端分别连接一号切换器(22)的两个信号输入端,该一号切换器(22)的信号输出端通过一个压电控制器(21)连接第一XYZ纳米定位台(15)的Y控制信号输入端,上位机(20)的第一Z纳米控制信号输出端和双路探针控制器(23)的第一Z纳米控制信号输出端分别连接二号切换器(25)的两个信号输入端,该二号切换器(25)的信号输出端通过上述压电控制器(21)连接第一XYZ纳米定位台(15)的Z控制信号输入端,上位机(20)的XY纳米控制信号输出端通过另一个压电控制器(21)连接第二XYZ纳米定位台(13)的XY控制信号输入端,上位机(20)的第二Z纳米控制信号输出端和双路探针控制器(23)的第二Z纳米控制信号输出端分别连接三号切换器(26)的两个信号输入端,该三号切换器(26)的信号输出端通过另一个压电控制器(21)连接第二XYZ纳米定位台(13)的Z控制信号输入端,双路探针控制器(23)的第一振动控制信号输出端连接第一探针手(18)的振动控制信号输入端,该四象限位置检测器(5)的法向检测信号输出端同时连接双路探针控制器(23)的第一法向检测信号输入端和采集卡(19)的第一法向检测信号输入端,该四象限位置检测器(5)的侧向检测信号输出端和总检测信号输出端分别连接采集卡(19)的第一侧向检测信号输入端和第一总检测信号输入端,双路探针控制器(23)的第二振动控制信号输出端连接第二探针手(11)的振动控制信号输入端,该四象限位置检测器(5)的法向检测信号输出端同时连接双路探针控制器(23)的第二法向检测信号输入端和采集卡(19)的第二法向检测信号输入端,该四象限位置检测器(5)的侧向检测信号输出端和总检测信号输出端分别连接采集卡(19)的第二侧向检测信号输入端和第二总检测信号输入端,采集卡(19)的信号输出端连接上位机(20)的采集卡信号输入端。
3.根据权利要求1所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺,其特征在于:所述的双路探针控制器(23)采用OC4-Dual探针动态控制器实现。
4.根据权利要求1所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺,其特征在于:第一激光力学子***中,激光器(3)发出的激光、经一号探针反射后的激光以及经反射镜(9)反射后的激光在同一平面内,所述平面为S1面;第二激光力学子***中,激光器(3)发出的激光、经二号探针反射后的激光以及经反射镜(9)反射后的激光在同一平面内,所述平面为S2面。
5.根据权利要求4所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺,其特征在于:所述的S1面与S2面重合。
6.采用权利要求2所述的基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法,其特征在于,所述方法为:利用一号探针和二号探针分别对两个相邻或相对的待测侧壁表面进行扫描,根据扫描数据得到微纳米结构关键尺寸。
7.根据权利要求6所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法,其特征在于:利用一号探针和二号探针分别对两个相邻或相对的待测侧壁表面进行扫描的具体方法为:
步骤一、将待测样品底面固定在样品台(16)上,使样品的两个待测侧壁表面与X轴平行,调整两个旋转臂(24-3)的角度,使一号探针的旋转角度与二号探针的旋转角度相同,且方向相反;
步骤二、通过上位机(20)控制XY微米定位台(14)移动,使待测样品的待测侧壁表面移动到光学显微镜(1)的视场中心;
步骤三、通过上位机(20)控制第一XYZ微米定位台(17)和第二XYZ微米定位台(12)移动,结合光学显微镜调焦***,直至一号探针和二号探针均位于待测样品待检区域的上方;
步骤四、调节第一激光力学子***和第二激光力学子***,使得第一激光力学子***和第二激光力学子***的激光光斑分别位于一号探针悬臂梁的前端中心和二号探针悬臂梁的前端中心;
步骤五、通过上位机(20)控制第一XYZ微米定位台(17)和第二XYZ微米定位台(12)移动,结合光学显微镜调焦***,调整一号探针和二号探针与待测样品顶面的距离,且二号探针与待测样品的距离大于一号探针与待测样品的距离;
步骤六、通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)沿Z方向的距离伺服控制,使待测样品顶面与一号探针在Z方向上的距离达到用户设定的值;
步骤七、通过上位机(20)控制第二XYZ纳米定位台(13)沿Z方向距离伺服控制,使二号探针与待测样品顶面在Z方向上的距离与一号探针与待测样品在Z方向上的距离相等;
步骤八、启动预扫描过程:
通过上位机(20)控制第二XYZ纳米定位台(13)沿Z方向的距离伺服控制,并设置二号探针在X及Y方向上的扫描步距,待一号探针的针尖被二号探针的针尖扫描到并得到清晰的图像后,将二号探针复位;
步骤九、根据扫描图像确定两探针相对位置,并通过上位机(20)控制第二XYZ纳米定位台(13)在X、Y方向上移动,使二号探针的针尖与一号探针的针尖在X和Y两个方向上均对准重合;
步骤十、通过上位机(20)控制第二XYZ纳米定位台(13)在Y方向上移动,使二号探针与一号探针在Y方向上的距离大于样品中两个待测侧壁表面之间的距离;
步骤十一、通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15),使待测样品的两个待测侧壁表面均处于一号探针与二号探针之间;
步骤十二、通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)沿Y方向移动,使待测样件沿Y方向接近一号探针,同时通过上位机(20)控制第二XYZ纳米定位台(13)沿Z方向向上移动指定位移ΔZ,使二号探针高于样品顶部表面,移动结束后将第一XYZ纳米定位台(15)的位置记为该待测侧壁表面的起始扫描位置;
步骤十三、启动扫描过程一:
通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)在Y方向上的距离伺服控制,并设置第一XYZ纳米定位台(15)在X和Z两个方向上的扫描步距,使样品侧壁表面沿Y方向上接近一号探针并达到用户所设定的距离,从而实现一号探针对待测样品的一个待测侧壁表面的扫描,并保存扫描数据,扫描结束后,通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)移动,使其复位至起始扫描位置;
步骤十四、通过上位机(20)控制第一XYZ微米定位台(17)沿Z方向移动,使一号探针高于样品顶部表面,通过上位机(20)控制第二XYZ纳米定位台(13)沿Z方向向下移动指定位移ΔZ;
步骤十五、通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)沿-Y方向移动,移动距离为ΔY,使待测样品靠近二号探针;
步骤十六、启动扫描过程二:
通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)在-Y方向上的距离伺服控制,并设置第一XYZ纳米定位台(15)在X和Z两个方向上的扫描步距均分别与步骤十三中X和Z两个方向上的扫描步距一致,使待测样品的待测侧壁表面沿-Y方向上接近二号探针,并达到用户所设定的距离,从而实现二号探针对待测样品的另一个待测侧壁表面的扫描,并保存扫描数据;
步骤十七、通过上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)沿Y方向移动,使二号探针与待测样品分离。
8.根据权利要求7所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法,其特征在于:步骤三中,上位机(20)控制第一XYZ微米定位台(17)移动的方法为:用户通过上位机(20)输入第一XYZ微米定位台(17)在X、Y和Z三个方向上要移动的距离参数,该参数即为第一XYZ微米定位台(17)的控制信号,上位机(20)将该控制信号发送给第一XYZ微米定位台(17),第一XYZ微米定位台(17)按照上述参数移动;
上位机(20)控制第二XYZ微米定位台(12)移动的方法与上述方法相同。
9.根据权利要求7所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法,其特征在于,上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)移动的方法为:用户通过上位机(20)输入第一XYZ纳米定位台(15)要移动的距离参数,该参数即为第一XYZ纳米定位台(15)的控制信号,该控制信号包括X方向控制信号、Y方向控制信号和Z方向控制信号,所述X方向控制信号由上位机(20)发送给第一XYZ纳米定位台(15),当选择Y方向距离伺服控制时,且扫描模式为接触模式时,Y方向控制信号由上位机(20)通过一号切换器(22)发送给第一XYZ纳米定位台(15),当扫描模式为轻敲模式或非接触模式时,所述Y方向控制信号由上位机(20)通过双路探针控制器(23)和一号切换器(22)发送给第一XYZ纳米定位台(15),当选择Z方向距离伺服控制、且扫描模式为接触模式时,Z方向控制信号由上位机(20)通过二号切换器(25)发送给第一XYZ纳米定位台(15),当扫描模式为轻敲模式或非接触模式时,所述Z方向控制信号由上位机(20)通过双路探针控制器(23)和二号切换器(25)发送给第一XYZ纳米定位台(15),第一XYZ纳米定位台(15)按照上述参数移动;
上位机(20)控制第二XYZ纳米定位台(13)移动的方法与上位机(20)控制第一XYZ纳米定位台(15)移动的方法相同。
10.根据权利要求7所述的采用基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法,其特征在于:扫描过程一中,双路探针控制器(23)向执行扫描过程的第一探针手(18)发送振动控制信号,第一探针手(18)在振动控制信号的作用下带动一号探针振动,四象限位置检测器(5)检测到的信号包括法向信号、侧向信号和总信号,四象限位置检测器(5)将法向信号同时发送至双路探针控制器(23)和采集卡(19)、将侧向信号和总信号发送至采集卡(19),上位机(20)及双路探针控制器(23)对法向信号进行处理并发送Y或Z方向控制信号给第一XYZ纳米定位台(15)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410309191.XA CN104049111A (zh) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | 基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410309191.XA CN104049111A (zh) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | 基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104049111A true CN104049111A (zh) | 2014-09-17 |
Family
ID=51502211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410309191.XA Pending CN104049111A (zh) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | 基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104049111A (zh) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105136024A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-12-09 | 上海交通大学 | 光路切换装置及集成多个测头的微纳米测量*** |
CN105157557A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-16 | 中国计量科学研究院 | 线条三维形貌测量方法及线宽测量方法 |
CN106645803A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-10 | 国家纳米科学中心 | 一种双探针原子力显微镜快速逼近装置及方法 |
CN106841684A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-06-13 | 长春理工大学 | 细胞生长状态的协同测量方法 |
CN107978536A (zh) * | 2016-10-25 | 2018-05-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种晶圆版图中图案的cdsem扫描方法 |
CN108550532A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-18 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种测量半导体鳍部粗糙度的方法 |
CN108760485A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-06 | 天津大学 | 一种用于微纳米尺度物质物理特性检测的设备 |
CN109030869A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-12-18 | 中国科学院电工研究所 | 一种多层膜x射线微波带片的移动方法 |
CN109799368A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-05-24 | 国家纳米科学中心 | 一种双探针原子力显微镜 |
CN110146898A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-08-20 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于图像拍摄及图像分析的探针轨迹监测及控制方法 |
CN110262309A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-09-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种适用于微纳双模检测加工模块的控制***及方法 |
CN110567859A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-12-13 | 华南理工大学 | 一种细胞力学特性测量设备及测量方法 |
CN111413519A (zh) * | 2015-02-26 | 2020-07-14 | 沙朗特有限责任公司 | 多集成尖端扫描探针显微镜 |
CN111879242A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-11-03 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于微位移平台的纳米定位控制*** |
CN112394199A (zh) * | 2019-08-16 | 2021-02-23 | 长鑫存储技术有限公司 | 原子力显微镜及其测量方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020189330A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-12-19 | Vladimir Mancevski | Caliper method, system, and apparatus |
CN1632515A (zh) * | 2003-12-23 | 2005-06-29 | 华中师范大学 | 多功能纳米研究开发平台 |
CN101166949A (zh) * | 2005-04-25 | 2008-04-23 | 瑞尼斯豪公司 | 路径规划方法 |
CN101629885A (zh) * | 2009-07-07 | 2010-01-20 | 清华大学 | 双探针微纳米力学检测*** |
CN102261900A (zh) * | 2010-05-03 | 2011-11-30 | 特莎有限公司 | 测量*** |
WO2013087726A1 (en) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Universität Basel | Method and device for controlling a scanning probe microscope |
CN103412150A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-11-27 | 哈尔滨工业大学 | 双探针原子力显微镜及采用该显微镜实现纳米结构操作的方法 |
CN103454454A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 哈尔滨工业大学 | 用于双探针原子力显微镜的激光测力*** |
-
2014
- 2014-07-01 CN CN201410309191.XA patent/CN104049111A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020189330A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-12-19 | Vladimir Mancevski | Caliper method, system, and apparatus |
CN1632515A (zh) * | 2003-12-23 | 2005-06-29 | 华中师范大学 | 多功能纳米研究开发平台 |
CN101166949A (zh) * | 2005-04-25 | 2008-04-23 | 瑞尼斯豪公司 | 路径规划方法 |
CN101629885A (zh) * | 2009-07-07 | 2010-01-20 | 清华大学 | 双探针微纳米力学检测*** |
CN102261900A (zh) * | 2010-05-03 | 2011-11-30 | 特莎有限公司 | 测量*** |
WO2013087726A1 (en) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Universität Basel | Method and device for controlling a scanning probe microscope |
CN103412150A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-11-27 | 哈尔滨工业大学 | 双探针原子力显微镜及采用该显微镜实现纳米结构操作的方法 |
CN103454454A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 哈尔滨工业大学 | 用于双探针原子力显微镜的激光测力*** |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111413519B (zh) * | 2015-02-26 | 2023-11-07 | 沙朗特有限责任公司 | 多集成尖端扫描探针显微镜 |
CN111413519A (zh) * | 2015-02-26 | 2020-07-14 | 沙朗特有限责任公司 | 多集成尖端扫描探针显微镜 |
CN105136024A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-12-09 | 上海交通大学 | 光路切换装置及集成多个测头的微纳米测量*** |
CN105136024B (zh) * | 2015-05-11 | 2017-11-21 | 上海交通大学 | 光路切换装置及集成多个测头的微纳米测量*** |
CN105157557A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-16 | 中国计量科学研究院 | 线条三维形貌测量方法及线宽测量方法 |
CN107978536A (zh) * | 2016-10-25 | 2018-05-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种晶圆版图中图案的cdsem扫描方法 |
CN106645803A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-10 | 国家纳米科学中心 | 一种双探针原子力显微镜快速逼近装置及方法 |
CN106841684B (zh) * | 2017-01-16 | 2019-05-21 | 长春理工大学 | 细胞生长状态的协同测量方法 |
CN106841684A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-06-13 | 长春理工大学 | 细胞生长状态的协同测量方法 |
CN108550532A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-18 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种测量半导体鳍部粗糙度的方法 |
CN108550532B (zh) * | 2018-03-21 | 2020-10-02 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种测量半导体鳍部粗糙度的方法 |
CN108760485A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-06 | 天津大学 | 一种用于微纳米尺度物质物理特性检测的设备 |
CN109030869B (zh) * | 2018-05-23 | 2021-03-02 | 中国科学院电工研究所 | 一种多层膜x射线微波带片的移动方法 |
CN109030869A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-12-18 | 中国科学院电工研究所 | 一种多层膜x射线微波带片的移动方法 |
CN109799368A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-05-24 | 国家纳米科学中心 | 一种双探针原子力显微镜 |
CN109799368B (zh) * | 2019-03-20 | 2021-12-17 | 国家纳米科学中心 | 一种双探针原子力显微镜 |
CN110146898A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-08-20 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于图像拍摄及图像分析的探针轨迹监测及控制方法 |
CN110146898B (zh) * | 2019-03-22 | 2023-10-20 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于图像拍摄及图像分析的探针轨迹监测及控制方法 |
CN110262309A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-09-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种适用于微纳双模检测加工模块的控制***及方法 |
CN110262309B (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种适用于微纳双模检测加工模块的控制***及方法 |
CN110567859B (zh) * | 2019-07-19 | 2021-05-14 | 华南理工大学 | 一种细胞力学特性测量设备及测量方法 |
CN110567859A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-12-13 | 华南理工大学 | 一种细胞力学特性测量设备及测量方法 |
CN112394199A (zh) * | 2019-08-16 | 2021-02-23 | 长鑫存储技术有限公司 | 原子力显微镜及其测量方法 |
CN111879242B (zh) * | 2020-05-21 | 2021-08-13 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于微位移平台的纳米定位控制*** |
CN111879242A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-11-03 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于微位移平台的纳米定位控制*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104049111A (zh) | 基于双探针原子力显微镜的纳米卡尺及采用该纳米卡尺测量微纳米结构关键尺寸的方法 | |
CN104502634B (zh) | 探针伺服角度控制方法及控制模块、基于该控制模块的成像***及该***的成像方法 | |
CN104062466A (zh) | 基于原子力显微镜的微纳米结构侧壁表面成像装置及该装置的成像方法 | |
CN103412150B (zh) | 双探针原子力显微镜及采用该显微镜实现纳米结构操作的方法 | |
CN105092585A (zh) | 基于全内反射及光学相干层析的亚表面测量装置及方法 | |
CN106643557B (zh) | 基于共焦显微原理的宏微结合面形测量装置及其测量方法 | |
CN105242074B (zh) | 一种可溯源白光干涉原子力探针自动定位工件方法 | |
CN101504273B (zh) | 物体平面微、纳米尺寸的测量装置及其测量方法 | |
Zhu et al. | On-machine measurement of a slow slide servo diamond-machined 3D microstructure with a curved substrate | |
CN104586511A (zh) | 一种气液通用的磁力显微操纵***及方法 | |
CN103454454A (zh) | 用于双探针原子力显微镜的激光测力*** | |
CN101833018B (zh) | 一种基于光纤传感的扫描探针表面测量***和测量方法 | |
CN1815139A (zh) | 表面形貌分析***及其分析方法 | |
Manske et al. | A multi-sensor approach for complex and large-area applications in micro and nanometrology | |
Lin et al. | Design and quasi-static characteristics study on a planar piezoelectric nanopositioner with ultralow parasitic rotation | |
CN205798711U (zh) | 一种测量加工一体化的激光平整化抛光装置 | |
CN102707094B (zh) | 一种三扫描器原子力显微扫描检测装置 | |
Franks | Nanometric surface metrology at the National Physical Laboratory | |
JP2012002548A (ja) | 光波干渉測定装置 | |
CN102981022B (zh) | 悬臂的弹簧常数确定方法及采用该方法的扫描型探针显微镜 | |
JPH0649958U (ja) | 半導体ウェハ厚さ測定機 | |
CN104880169B (zh) | 一种XYZ‑β四维扫描探针微形貌测量*** | |
De Silva et al. | An optimized nano-positioning stage for Bristol’s Transverse Dynamic Force Microscope | |
Danzebrink et al. | Dimensional nanometrology at PTB | |
Yao et al. | In-line, wafer-scale inspection in nano-fabrication systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140917 |