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基于激光溯源的纳米台阶高度标准物质研制与计量技术

王琛英 景蔚萱 张雅馨 李伟 张易军 李常胜 施玉书 蒋庄德

王琛英,景蔚萱,张雅馨,等. 基于激光溯源的纳米台阶高度标准物质研制与计量技术[J]. 计量科学与技术,2024, 68(2): 52-59 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0149
引用本文: 王琛英,景蔚萱,张雅馨,等. 基于激光溯源的纳米台阶高度标准物质研制与计量技术[J]. 计量科学与技术,2024, 68(2): 52-59 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0149
WANG Chenying, JING Weixuan, ZHANG Yaxin, LI Wei, ZHANG Yijun, LI Changsheng, SHI Yushu, JIANG Zhuangde. Development and Metrological Techniques of Nano-Step Height Reference Materials Based on Laser Traceability[J]. Metrology Science and Technology, 2024, 68(2): 52-59. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0149
Citation: WANG Chenying, JING Weixuan, ZHANG Yaxin, LI Wei, ZHANG Yijun, LI Changsheng, SHI Yushu, JIANG Zhuangde. Development and Metrological Techniques of Nano-Step Height Reference Materials Based on Laser Traceability[J]. Metrology Science and Technology, 2024, 68(2): 52-59. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0149

基于激光溯源的纳米台阶高度标准物质研制与计量技术

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0149
基金项目: 国家自然科学基金(52175434)。
详细信息
    作者简介:

    王琛英(1976-),西安交通大学仪器科学与技术学院副研究员,研究方向:微纳制造、微纳计量技术等,邮箱:wangchenying@mail.xjtu.edu.cn

    通讯作者:

    张雅馨(1997-),西安交通大学机械工程学院博士研究生,研究方向:微纳制造技术,邮箱:zhangyaxin@stu.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TB921

Development and Metrological Techniques of Nano-Step Height Reference Materials Based on Laser Traceability

  • 摘要: 随着半导体产业的快速发展,高精度极小尺寸三维纳米制造技术给纳米测量技术提出了更高的要求,急需开发与之相应的纳米几何量标准物质来满足这一日益迫切的需求。为实现我国纳米台阶高度标准物质的可控制备和纳米高度量值的可溯源性,我国自主研发了与国际水平相当的系列纳米台阶高度标准物质,并基于激光波长实现了米定义直接溯源,为支撑多领域技术研究,打破国外垄断,完善我国纳米几何量值传递体系,促进纳米产业的发展做出了重要贡献。通过对国内外纳米台阶高度标准物质的相关研究进行分析对比,就纳米台阶高度标准物质的研制方法及计量技术进行综述,以期为纳米台阶高度标准物质及其他类型的微纳米几何量标准物质的研究提供参考与展望。
  • 图  1  基于氧化或溅射工艺制备的SiO2纳米台阶

    Figure  1.  SiO2 nano-steps prepared by oxidation or sputtering process

    图  2  基于溅射工艺制备的Si3N4纳米台阶

    Figure  2.  Si3N4 nano-steps prepared via the sputtering process

    图  3  基于FIB工艺制备的Si纳米台阶

    Figure  3.  Si nano-steps fabricated using the FIB process

    图  4  基于ALD工艺制备的Al2O3纳米台阶

    Figure  4.  Al2O3 nano-steps created by the ALD process

    图  5  毫米级纳米几何结构样板校准装置[13]

    Figure  5.  Metrological device for calibrating millimeter-range nano-geometric structures

    图  6  纳米高度量值溯源和传递系统

    Figure  6.  System for nano-step height traceability and transfer

    图  7  纳米台阶高度评定方法示意图

    Figure  7.  Schematic of nano-step height evaluation method

    图  8  纳米台阶轮廓优化算法[22]

    Figure  8.  Algorithm for optimizing nano-step profiles

    表  1  典型台阶高度标准物质对比

    Table  1.   Comparison of typical nano-step height reference materials

    制造机构 标准物质编号 特征尺寸/nm 扩展不确定度/nm 测量机构
    德国FIMS Nano2 7 1.6 德国PTB
    20 1.4
    70 1.5
    美国VLSI SHS-80QC 8 0.5 美国NIST
    SHS-180QC 18 0.9
    SHS-440QC 44 0.7
    中国国家纳米科学中心 GBW13952 50 2.8 中国计量科学研究院
    GBW13950 100 3.6
    中国西安交通大学 GBW13975 5 1.2
    GBW13976 10 1.0
    GBW13977 20 2.0
    GBW13978 40 2.0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-14
  • 录用日期:  2023-06-27
  • 修回日期:  2023-11-02
  • 网络出版日期:  2023-11-30

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