一种测量光学表面粗糙度的全积分散射仪

运用全积分散射理论,结合积分球的光度特性,研制了一种用于粗糙度测量的比较法全积分散射仪.用原子力显微镜分析了用相同的抛光工艺制备的三片超光滑硅片的表面粗糙度,其结果均在0.14～0.19 nm之间,说明了此抛光工艺的稳定性;用原子力显微镜测量值为0.143 nm均方根粗糙度的超光滑硅片作为参考样片,比较了其他三片相同工艺制备的硅表面的全积分散射测量结果,结果显示与标准片的测量结果非常接近,均在0.14～O.18 nm之间,验证了全积分散射法的合理性;进一步分析了锗、铝、碳化硅等表面的全积分散射测量结果,结果呈现出明显的差异,说明该方法具有较高的灵敏度和较大的动态范围.     

热丝化学气相沉积法在CH4／H2混合气体中低温生长超薄纳米金刚石膜

用热丝化学气相沉积方法研究了低温(~550℃)和低反应气压(~7 Torr)下硅片上金刚石膜的成核和生长.成核过程中采用2.5%的CH4浓度,在经充分超声波预处理的硅片上获得了高达1.5×1011cm-2的成核密度.随CH4浓度的增加所成膜中的金刚石晶粒尺寸由亚微米转变到纳米级.成功合成了表面粗糙度小于4nm、超薄(厚度小于500nm)和晶粒尺寸小于50nm的纳米金刚石膜.膜与衬底结合牢固.膜从可见光至红外的光吸收系数小于2×104cm-1.用我们常规的HFCVD技术,在低温度和低压下可以生长出表面光滑超薄的纳米金刚石膜.     

硅片背面减薄技术研究

硅片背面磨削减薄工艺中,机械磨削使硅片背面产生损伤,导致表面粗糙,且发生翘曲变形.分别采用粗磨、精磨、精磨后抛光和精磨后湿法腐蚀等四种不同背面减薄方法对15.24cm(6英寸)硅片进行了背面减薄,采用扫描电子显微镜对减薄后的硅片表面和截面形貌进行了表征,用原子力显微镜测试了硅片表面的粗糙度,用翘曲度测试仪测试了硅片的翘曲度.结果表明,经过粗磨与精磨后的硅片存在机械损伤,表面粗糙且翘曲度大,粗糙度分别为0.15和0.016 μm,翘曲度分别为147和109 μm;经过抛光和湿法腐蚀后的样品无表面损伤,粗糙度均小于0.01 μm,硅片翘曲度低于60 μm.     

KOH各向异性腐蚀中预处理对硅表面粗糙度的影响

通过实验研究表明:不同预处理方法对KOH腐蚀后硅片表面粗糙度的影响不同,分别用35℃的BOE(7:1氟化铵腐蚀液)、常温BOE、10:1 HF、50:1 HF含HF成分的腐蚀液对硅片进行预处理,再和未做预处理的硅片在同等条件下进行KOH腐蚀,实验结果发现预处理后硅片表面粗糙度比未做处理的硅片表面粗糙度增加约1 nm左右,即经过含HF成分的腐蚀液预处理后的硅片再进行KOH腐蚀,其表面粗糙度将变差.     

纳米CeO2磨料对硅晶片CMP的效果与机理研究

通过均相沉淀法制备了纳米CeO_2超细粉体,并配制成抛光液对硅片进行化学机械抛光(CMP),研究了纳米CeO_2磨料对硅片的抛光效果,通过建立的接触模型进一步地解释了纳米级磨料的化学机械抛光机理。实验结果分析表明:由于纳米磨料粒径小,切削深度小,材料是以塑性流动的方式去除。使用纳米CeO_2磨料最终在1μm的范围内达到了微观表面粗糙度Ra为0.103 nm的超光滑表面,而且表面的微观起伏更趋向于平缓。     

SiO2/CeO2混合磨料对硅CMP效果影响

以获得高去除速率和低表面粗糙度为目标,建立了基于纳米氧化铈-硅溶胶复配混合磨料新模式。采用小粒径、低分散度的30 nm氧化铈-硅溶胶复配混合作为磨料,利用氧化铈对硅片表面化学反应产物硅酸胺盐的强络合作用,加快了硅衬底表面化学反应进程。分析了复合磨料抛光的机理,通过Aglient 5600LS原子力显微镜,测试了抛光前后的厚度及抛光后的硅片表面微粗糙度。实验结果表明,复合磨料抛光后硅片表面在10μm×10μm范围内粗糙度方均根值0.361 nm,表面微粗糙度降低16%以上,去除率为1 680 nm/min,硅CMP速率提高8%以上,实现了高去除速率、低表面粗糙度的硅单晶抛光。     

环境气压对脉冲激光烧蚀沉积纳米Si薄膜表面粗糙度的影响

薄膜表面粗糙度是表征薄膜质量的重要指标,为了探求环境气压对脉冲激光烧蚀沉积纳米Si薄膜表面粗糙度的影响,采用XeCl脉冲准分子激光器,分别在惰性气体氦气和氩气的不同气压环境下烧蚀沉积了纳米Si薄膜,用Tencor Instruments Alpha-Step 200台阶仪对相应薄膜的表面粗糙度进行了测量.结果表明,薄膜表面粗糙度开始随着气压的增大而逐渐增加,在达到一最大值后便随着气压的增大而减小.由不同气体环境下的结果比较可以看出,充氩气所得Si薄膜表面粗糙度比充氦气的小,最大粗糙度强烈地依赖于气体种类.对于原子质量较大的氩气而言,其最大粗糙度仅比低气压时高出11%,而对于原子质量较小的氦气来说,其最大粗糙度比低气压时高出314%.     

大阪大学研制成反射率为30%的X光反射镜

日本大阪大学的K. Yamashita和Υ. Kato研制成反射率为30%的X光反射镜。反射镜约由100层硅和钼层蒸镀而成，每层厚4~20纳米。表面精度低于0.7纳米。     

一种应用于纳米测量机的高精度干涉仪

为实现纳米三坐标测量机(NMM)中大范围高精度位移的测量(测量范围小于40mm,分辨率小于0.1nm),研制了一种大量程纳米级测量精度的实用化外差干涉仪,并对该干涉仪的光学结构进行分析研究。该系统不但克服了双频激光干涉仪混频的固有缺点,而且在结构上利用光学器件的偏振特性,使系统具有共光路、等光程、光学倍程和相位差成90°正交信号等特点,提高了系统分辨率、抗干扰性能和精度。该系统在40mm的测量范围内,具有λ/4 096的分辨率和纳米级的测量精度。实验结果表明,纳米三坐标测量机对样板1次安装10次测量的实验标准差为4.9nm,10次安装10次测量的实验标准差为8.4nm,具有较好的测量重复性。干涉仪结构符合三坐标的测量要求,可安装在纳米三坐标测量机等仪器中,也可用于高精度的位移测量。     

改善激光加工的空间分辨率和表面粗糙度

日本大阪大学的一个研究组报道．通过添加原子团硬化剂和扫捕俯仰的控制．分别可以改善双光子聚合物激光加工的空间分辨率和物体的表面粗糙度。     

抛光液中缓蚀剂对铜硅片的影响

以硝酸铁为氧化剂选用不同缓蚀剂对铜化学机械抛光用抛光液的缓蚀效果进行了研究.通过测试不同缓蚀剂作用下铜的电化学极化曲线,来获得的腐蚀电流值和计算不同缓蚀剂的缓蚀效率.采用表面粗糙度为1.42nm的铜硅片进行静腐蚀和抛光实验,利用ZYGO粗糙度仪测试了硅片表面的粗糙度变化,并采用原子力显微镜分析腐蚀表面形貌.研究结果表明,在以硝酸铁为氧化剂的酸性环境中,苯丙氮三唑(BTA)作为铜抛光液的缓蚀剂具有良好的缓蚀效果.根据电化学参数计算出1.5wt%硝酸铁溶液中添加0.1wt%BTA的缓蚀率达99.1%;无论在静腐蚀还是在抛光过程中,在抛光液中添加BTA均可避免硅片严重腐蚀,使表面光滑.     

抛光液中缓蚀剂对铜硅片的影响

以硝酸铁为氧化剂选用不同缓蚀剂对铜化学机械抛光用抛光液的缓蚀效果进行了研究.通过测试不同缓蚀剂作用下铜的电化学极化曲线,来获得的腐蚀电流值和计算不同缓蚀剂的缓蚀效率.采用表面粗糙度为1.42nm的铜硅片进行静腐蚀和抛光实验,利用ZYGO粗糙度仪测试了硅片表面的粗糙度变化,并采用原子力显微镜分析腐蚀表面形貌.研究结果表明,在以硝酸铁为氧化剂的酸性环境中,苯丙氮三唑(BTA)作为铜抛光液的缓蚀剂具有良好的缓蚀效果.根据电化学参数计算出1.5wt%硝酸铁溶液中添加0.1wt%BTA的缓蚀率达99.1%;无论在静腐蚀还是在抛光过程中,在抛光液中添加BTA均可避免硅片严重腐蚀,使表面光滑.     

业界要闻

聚合物纳米印刷技术分辨率达到分子尺度生物谷报道:研究人员通过使用源自碳纳米管的模子已经使得一种广泛使用的聚合物纳米印刷技术的分辨率达到了分子尺度。通过精确地复制纳米级特征,这项技术将可能在微电子学、纳米液体和生物技术领域扮演一个重要角色。这项研究成果公布在NanoLetters杂志上。研究人员首先在硅片上培植单壁碳纳米管,然后在这个硅片上铺上一层热固性聚合物。完成模子的加工后,将它轻轻在一个光固化聚氨酯薄层挤压。接着,研究人员用原子显微镜测量最后的浮突结构的高度,用透射电子显微镜测量它们的宽度。聚合物纳米印刷技…     

全光纤声光调制粗糙度相关测量技术研究

表面粗糙度对机件的性能有直接影响,为了实现对其高精度、高分辨力的非接触测量,提出了全光纤声光调制的粗糙度相关测量技术。应用外差激光多普勒测量原理,提高了测量的准确性。单模光纤作为传输介质并在测量系统中采用多种耦合技术,保证了传输的可靠性。通过理论推导,建立数学模型。对接收信号采取互相关函数累计减少误差的处理方法,提高了输出信噪比和测量精度,通过对比测量得到相对误差为0. 068 8%的测量结果,实现了纳米级测量。结果表明,系统的不确定度小于0. 1%,与传统的粗糙度测量方法相比,解决了诸多问题。     

快速退火气氛对硅片洁净区和表面形貌的影响

使用N2和N2/NH3混合气氛作为快速热退火(RTA)气氛,研究了RTA气氛对洁净区、氧沉淀和硅片表面形貌的影响.在N2/NH3混合气氛下,RTA处理后,硅片表面出现小坑,同时,微粗糙度增加,后续热处理工艺中会出现薄的洁净区(～10μm)和高密度的氧沉淀.经过N2气氛RTA处理的硅片,表面微粗糙度变化不大,后续热处理中获得较厚的洁净区(≥40μm)和较低的氧沉淀密度.     

纳米磨料对GaAs晶片的抛光研究

通过均相沉淀法制备了纳米CeO2和Al2O3粉体,研究了在相同抛光条件下纳米CeO2、SiO2和Al2O3磨料对GaAs晶片的抛光效果,并用原子力显微镜观察抛光表面的微观形貌并测量表面粗糙度。结果表明,使用纳米CeO2磨料抛光后的表面具有最低的表面粗糙度,在1μm×1μm范围内表面粗糙度Ra值为0.740nm,而且表面的微观起伏更趋于平缓。文中还探讨了GaAs晶片化学机械抛光材料去除机理,考虑了纳米磨料在抛光条件下所发生的自身变形,并分析了纳米磨料硬度对抛光表面粗糙度的影响,初步解释了在相同的抛光条件下不同硬度的纳米磨料为什么具有不同的抛光表面粗糙度。     

AFM扫描参数对表面粗糙度测量的影响分析

原子力显微镜(AFM)是纳米科技研究中一个重要工具.影响AFM测量图像质量的因素很多,本文从AFM扫描参数选择的角度,研究扫描参数对样品表面均方根粗糙度的影响.实验和理论分析表明,扫描速度、反馈控制参数中的比例常数P和积分常数I的选择均对样品的表面粗糙度测量及评定产生影响.     

碱性腐蚀工艺条件对硅片表面腐蚀形貌的影响

碱性腐蚀工艺条件对硅片表面腐蚀形貌如粗糙度、显微镜下的表面状况的影响做了研究,通过实验结果给出了特定要求条件下硅片腐蚀的最佳方案.运用硅的化学腐蚀机理分析了表面腐蚀状况的原因.     

功率谱密度是更好的粗糙度量规

表面抛光者一直追求理想表面。希望表面平——非常平，也希望表面光滑——非常光滑。但这种平和光滑到底意味着什么？均方根(rms)表面粗糙度是其答案吗？我们能获得均方根读数可达纳米甚至更高水平，长期以来一直这样，但这是对表面质量评价的万应灵药吗？多年来围绕表面粗糙度测量设计了理想表面，并研发抛光技术以便在某些表面实现10-11 m级抛光，用研发软件和计量硬件分析这些表面。 谱密度当表面被涂覆时，单独的均方根粗糙度读数已产生令人失望的不确定结果。需要严肃地把功率谱密度看成一个有希望的方法，以便为最佳性能决定表面状态…     

新产品

由日本岛津制作所研制并推向市场的SFT—98O0型表面观察装置能以纳米级精度高倍率观察,并能三维测量硬盘、硅片等大型试样的表面.该装置利用了原子力显微镜,其原理是把非常小的悬臂靠近试样表面,将悬臂和试样之间的作用力(原子力)转换成悬臂变位,以测定表面形状.该装置备有大型试样用的精密XY载物台,不需蒸镀等前处理,就可以像扫描显微镜那样观测最大尺寸400mm×500mm的大型试样,从而缩短了检查时间,提高了检查效率.另外,作用于试样的力非常小,因此不必担心损伤问题.由于主体测量部分利用装有隔音箱的专用除振台,并由刚性