[发明专利]矢量式AFM纳米加工系统的纳米压印模版的制备方法

摘要

一种纳米制造技术领域的矢量式AFM纳米加工系统的纳米压印模版的制备方法，通过对所需要的纳米结构进行矢量化编程得到加工宏文件以控制针尖的运动，并AFM进入成像模式扫描状态，然后开始扫描样品表面，待扫描过程稳定并得到稳定的重复性好的扫描图像后，进入脚本程序模式，通过调用第三步中得到的加工宏文件并导入加工系统中开始加工；待加工完成后，进入实时成像模式，再次扫描来获得加工结构的表面形貌结构图；最后利用所制备的纳米图形结构作为掩膜，结合高选择性各向异性湿法刻蚀技术，将AFM电场诱导阳极氧化制备出的纳米结构图形转移到基底上，进而制造出纳米结构模版。

主权项

一种矢量式AFM纳米加工系统的纳米压印模版的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、采用改进的RCA清洗方式制备表面氢钝化的硅片样品；第二步、装载硅片样品并设置测试环境，具体是指：将制备好的硅片样品用铜导电胶或导电银浆固定在载物片上，放入AFM载物台，根据样品的电导率选择合适的导电探针，安装好探针架，打开矢量式AFM纳米加工系统开关，并等待温湿度与AFM电路加工系统至稳定状态，温度和湿度的变化范围分别控制在20℃～28℃和40％～80％，然后打开信号发生器和测量微弱电流的数字万用表，使仪器预热并等待其稳定；第三步、对所需要的纳米结构进行矢量化编程得到加工宏文件以控制针尖的运动，具体是指：根据所要加工的纳米结构的几何形状，通过Visual Basic可视化程序编程方法进行纳米结构图形的程序设计以制定出探针的移动路径和加工参数，并且将相应的程序源代码生成相应的动态链接库文件，即dll文件，随后载入Scripts程序库中；第四步、AFM进入成像模式扫描状态，然后开始扫描样品表面，所述的成像模式扫描状态是指：设置扫描范围为1μm～50μm、扫描速率为0.1μm/s～1μm/s；对于AFM接触模式的积分增益为2.00，对于敲击模式的积分增益为0.30；对于AFM接触模式的比例增益为3.00，对于敲击模式的比例增益为0.50；第五步、待扫描过程稳定并得到稳定的重复性好的扫描图像后，进入脚本程序模式，通过调用第三步中得到的加工宏文件并导入加工系统中开始加工，具体是指：调出Nanoscript接口进而调用前面所编好的加工宏文件，控制调制电压信号的波形、占空比、频率和幅度，根据Nanoscript宏文件指令，探针在样品表面根据所要加工的图形结构进行相应的矢量式移动，并且在矢量线的指定位置经由SAM来激发信号发生器的空闲通道，从而触发调制信号源，产生指定信号，载入电压荷载并施加到样品与探针之间，实现场致诱导加工，同时相应的精密测量设备数字万用表实时测量电路中的微弱电流信号、加工电压并自动存储到外接的存储器上，示波器则显示信号发生器及加工电压的波形示意图；第六步、待加工完成后，进入实时成像模式，再次扫描来获得加工结构的表面形貌结构图；第七步、利用所制备的纳米图形结构作为掩膜，结合高选择性各向异性湿法刻蚀技术，将AFM电场诱导阳极氧化制备出的纳米结构图形转移到基底上，进而制造出纳米结构模版；所述的高选择性各向异性湿法刻蚀技术是指：首先通过对所需要的纳米结构信息进行矢量化处理得到加工路线信息，并采集待处理样品的表面扫描图像，然后探针在待处理样品的表面根据加工路线信息及表面扫描图像进行矢量式移动，当到达加工区域后由矢量式纳米加工系统的信号接口激发信号发生器的空闲通道并通过调制信号发送电压载荷信息至探针，实现场致诱导加工，进而制备出所需的纳米结构模版；所述的矢量化处理是指：通过Visual Basic可视化程序编程方法进行纳米结构图形的程序设计以制定出探针的移动路径和相应的加工参数，并且将相应的程序源代码生成相应的动态链接库文件，即dll宏文件，随后载入Scripts程序库中，然后进入脚本程序模式，调出Nanoscript编程接口进而调用编好的dll宏文件，根据Nanoscript宏文件指令，探针在样品表面根据所要加工的图形结构移动，即矢量式移动；所述的表面扫描是指：AFM进入成像模式后，扫描并实时观测样品的表面形貌，尽量采集表面粗糙度低的样品表面区域，以在此区域进行纳米结构的加工；所述的矢量式移动是指：根据所要加工的纳米结构的几何形状，利用宏语言进行宏编程，程序中规定了探针的移动路径和一些所要加工时的参数，随后探针在宏文件指令下进行矢量式移动；所述的调制信号包括：直流电压脉冲波信号、调制电压脉冲波信号、三角波信号、梯形波信号、正弦波信号和锯齿波信号。