纳米尺度线宽的测量与Nano1国际关键比对

　　纳米科技是在纳米尺度上研究物质的特性,并利用这些特性的多学科交叉的科学与技术.随着纳米科技的发展,它涉及到越来越广泛的内容,其中纳米测量技术是一个重要分支[1].根据国际计量大会下属的长度咨询委员会CCL(Consulta-tive Committee for Length)的定义,纳米计量学是一门在1～1000 nm的范围内测量物体尺寸、特征、距离与位移的科学[2].

　　1　纳米尺度线宽测量的应用与背景

　　计量技术与工业生产技术互相促进、相互提高.纳米科技的飞速发展对纳米计量提出了越来越高的要求,其中针对超精表面特征尺寸测量的研究也在不断深入,这是顺应集成电路制造业、数据存储工业和微机电系统等行业超精加工的要求而发展起来的[3].纳米表面特征主要包括表面粗糙度,以及宽度、高度、深度、节距和斜率等纳米尺度刻线特征尺寸,如图1所示.

　　对纳米尺度的线宽(linewidth)测量要求主要来源于以下工业领域的实际需要:

　　现代集成电路制造业现代集成电路制造业的发展对半导体基片上最小线宽,也叫极限尺寸(CD-Critical Dimension)的测量技术提出了更高的要求[4].由于极限尺寸连续不断的缩小,目前已达到几百纳米的数量级,使得制造过程中的允许公差也相应地不断缩小,对线宽测量范围和精度的要求也不断提高.根据国际半导体技术发展战略(2001版)报告预测[5],目前微处理器(MPU)上的绝缘线宽(1/2节距)为130 nm,计量工具精度要求为2.6 nm(3σ),最大测量偏差13 nm.到2005年和2010年将分别减小到绝缘线宽80 nm和45 nm,计量工具测量精度分别为1.8 nm和0.26 nm,最大测量偏差为8 nm和4.5 nm.所以在现代集成电路制造业中纳米尺度线宽的测量将面临严重的困难和挑战.

　　数据存储器工业数据存储器工业生产具有几个微米表面特征的信息存储载体及相应的读写设备,也需要进行微小尺寸线宽的测量.磁盘存储和光盘存储是数据存储工业中最重要的两种数据存储技术,而这两种技术目前都需要在几个微米,乃至亚微米尺度上测量线宽和其它表面特征.随着单位表面上数据存储量的增加,表面特征的尺寸也在相应减小.此外,如果数据存储工业将目前的二进制编码改为变深度或变宽度的多进制编码,为保持数据的完整性所需要的尺寸允许公差带也将随之相当程度地紧缩,达到纳米尺度[6].微机电系统微机电系统(MEMS)具有广阔的发展前景,而这一发展要依赖于材料科学、制造技术、测量技术和其它相关技术的不断进步,尤其需要微小零部件尺寸测量、定位和装配技术的发展,而定位与装配都以测量为基础[7].目前已经出现了具有几个微米直径的微型齿轮,它的齿距、齿宽等几何参数的测量将需要在纳米尺度上进行.