一种利用原子力显微镜的套刻对准方法及装置

摘要

一种利用原子力显微镜的套刻对准方法及装置，其方法包括以下步骤：(1)在第一层图形写入的同时写入套刻对准标记；(2)在第二层图形刻写之前对其工作区域扫描成像，根据扫描成像的结果对第二层图形结构的坐标进行修正；(3)以修正后的图形坐标刻写第二层图形结构；(4)多层图形结构的坐标均依据原子力显微镜扫描结果进行修正，从而完成套刻加工。应用上述套刻对准方法的装置，包括以压电陶瓷闭环定位系统作为扫描器的原子力显微镜、光学观测镜、机械调节平台与电压开关电路[8]，电压开关电路[8]控制加工电压。本发明利用原子力显微镜自身的成像功能与压电陶瓷闭环定位系统[5]进行测量与定位，在不引进复杂的高精度光学对准设备的条件下可实现高精度的套刻加工。

主权项

1、一种利用原子力显微镜的套刻对准方法，其特征在于包含以下几个步骤：(1)利用原子力显微镜刻蚀技术在制作第一层图形的同时制作套刻对准标记，计算机记录对准标记相对于所述原子力显微镜的工作区域的坐标值；(2)将探针移出所述工作区域进行制备第二层图形的准备，再通过原子力显微镜自身配备的低分辨率光学观测系统与低精度机械调节系统将探针移至所述工作区域内；(3)利用原子力显微镜的成像功能，在制备第二层图形之前，对此时的原子力显微镜的工作区域进行扫描，计算机记录对准标记相对于此时的原子力显微镜的工作区域的坐标值；(4)通过计算机对由原子力显微镜测量得到的三个对准标记M1、M2、M3的坐标进行计算，得到第二层图形的刻写坐标；三个所述对准标记的交点相对于步骤(1)所述工作区域的坐标分别为m1(X1，Y1)，m2(X2，Y2)和m3(X3，Y3)，所述对准标记M1、M2、M3的交点相对于步骤(3)所述工作区域的坐标分别为m1′(x1，y1)，m2′(x2，y2)和m3′(x3，y3)，依据套刻对准标记交点的相对坐标进行如下计算：$\left\{\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{offset}}=\frac{X_1+X_2+X_3}{3}\cos \theta -\frac{Y_1+Y_2+Y_3}{3}\sin \theta -\frac{{x_1}^{\prime }+{x_2}^{\prime }+{x_3}^{\prime }}{3}\\ Y_{\mathrm{offset}}=\frac{X_1+X_2+X_3}{3}\sin \theta +\frac{Y_1+Y_2+Y_3}{3}\cos \theta -\frac{{y_1}^{\prime }+{y_2}^{\prime }+{y_3}^{\prime }}{3}\\ \theta =\arctan \frac{{y_2}^{\prime }-{y_1}^{\prime }}{{x_2}^{\prime }-{x_1}^{\prime }}-\arctan \frac{Y_2-Y_1}{X_2-X_1}\end{array}\right.,$式中，Xoffset、Yoffset为位移偏差，θ为角度偏差；(5)利用所述补偿值Xoffset、Yoffset、θ修正第二层图形的坐标：$\left\{\begin{array}{c}{X}^{\prime }=X\cos \theta -Y\sin \theta -X_{\mathrm{offset}}\\ Y^{\prime }=X\sin \theta +Y\cos \theta -Y_{\mathrm{offset}}\end{array}\right.,$式中，X、Y为修正前第二层图形的坐标，X′、Y′为修正后第二层图形的刻写坐标；通过压电陶瓷闭环定位系统，按照修正后的刻写坐标，精确控制第二层图形的刻写；(6)对于多于两层的图形结构的制造，利用所述套刻对准标记，逐层按照步骤(2)(3)(4)(5)进行刻写，实现多层图形结构的套刻。