[发明专利]扫描探针纳米光刻系统和方法

说明书

扫描探针纳米光刻系统包括用于通过在样本上沿着线(61)逐像素地刻写所述纳米结构(74)而逐行(60)创建纳米结构的探针。定位系统被适配为提供将探针在一系列预定位置处定位到样本和提供其朝着所述探针的表面，并且控制单元(50)被设置为控制定位系统定位探针以通过刻写单元逐像素地刻写所述线(61)。所述扫描探针纳米光刻系统还包括被适配为检测所刻写的纳米结构(74)的预定属性的传感器单元，所述传感器单元连接到控制单元来改变待提供到刻写单元的控制信号，以适合基于所测量的预定属性的信号(65；66)刻写后续线(61；62)。

技术领域

本发明涉及扫描探针纳米光刻系统和扫描探针纳米光刻过程的控制方法。

背景技术

从多个现有技术文献，例如论述其他公开的US8261662已知扫描探针纳米光刻系统。

纳米光刻通常以开环的方式进行，这意味着必须在刻写/图案化过程之前设置所有的刻写/图案化参数。在刻写过程期间不从所刻写的纳米结构获取信息。因此，必须在刻写过程期间隔离、消除或考虑可能妨碍刻写/图案化过程的所有外部(温度、湿度、压力等等)或内部(温漂、噪音、波动、退化、老化等等)影响，以便获得高质量并且良好再现性的纳米结构。

在US8261662中所提及的反馈回路被用于控制刻写过程的系统刻写参数，例如通过测量刻写电流控制所述电流。

扫描探针光刻技术使用锐利的针头/探针以创建纳米结构。其能够例如通过机械相互作用(正如例如由Yan等人在Small，6(6):724-728，(2010)中所描述的纳米剃刮或纳米刻划)、利用针头和样本之间的电场(局部阳极氧化，参见例如Chen等人的Optics letters，30(6):652-654，(2005)、场感应沉积，参见例如Rolandi等人的Angewandte ChemieInternational Edition，46(39):7477-7480，(2007)、电子的场发射)、针头处的光增强(近场光刻，参见例如Srituravanich等人的Nature Nanotechnology，3.12 733-737，(2008))、自针头的材料沉积(蘸笔光刻，参见例如Radha等人的ACS Nano，7.3:2602-2609，(2013))或者针头的局部加热(热化学、热解吸光刻，参见例如Pires等人的Science,328,732,(2010))实现。通常，扫描探针光刻法逐行扫描表面并且沿着线逐像素地刻写纳米结构。

在很多情况下，创建纳米结构的同一针头能够被用于逐行并且逐像素地成像/读取(例如原子力显微镜(AFM)或扫描式隧道显微镜(STM))纳米结构。用于成像/读取具有纳米结构的表面的信息/属性多数情况下是形貌，但也能够是例如摩擦、导热性、导电性、静电势、磁矩、粘附性、弹性模量或是能够通过标准扫描探针显微技术测量的另外的表面属性。

US201126882A1是在图案化纳米结构之前需要如何测量并调整外部参数(在该情况下为衬底的校平)的示例。

与现有技术US201126882A1相比，本发明由图案化过程开始，并且从目标纳米结构的偏差获取信息以调整外部参数。这种闭环光刻原理也可潜在地适用于以更加简洁并且快捷的方式解决专利US201126882A1中所述的多个悬臂的校平问题。

US7060977B1描述了被用于许多扫描探针纳米光刻过程的典型的校准过程。首先制造“纳米级测试图案”。然后通过一些其它手段测量该测试图案，以便为实际的图案化推导相关校准参数。该方法允许“在同一天”执行校准和实际应用。

本发明持续地并且在光刻过程期间为每条线进行纳米结构的测量，并且因此测量通常在10ms到100ms内进行。

US5825670A描述了来自使用扫描探针显微镜对校准样本成像的信息是如何能够被用于减少由于扫描仪运动的非线性所引起的误差的方法。需提及，该校准也能够被用于更好地控制用于扫描探针光刻的定位，其中精准的定位比成像更为重要。