同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海市数字光学前沿科学研究基地，上海市全光谱高性能光学薄膜器件与 应用专业技术服务平台，上海200092
纳米计量技术是纳米尺度上的精密测量技术，是先进纳米制造技术的基础。其中，溯源性是纳米计量的基础问题，而研制纳米计量标准物质是实现纳米测量溯源性传递、保证纳米几何量值测试的统一性和准确性的关键环节。为适应纳米计量扁平化量值传递溯源的要求，基于铬跃迁频率，采用原子光刻技术和软X射线干涉技术制备了1D 212.8 nm，2D 212.8 nm，1D 106.4 nm 3种自溯源光栅标准物质；在多层膜沉积技术研制硅纳米线宽结构的基础上，探索了基于硅晶格常数的硅纳米线宽自溯源型测量方法。在应用领域，开展了自溯源光栅对扫描探针显微镜、扫描电子显微镜等高精密测量仪器的校准研究。研究结果表明，自溯源型标准物质及其测量方法缩短了精密仪器和加工技术过程中的纳米长度计量溯源链，是先进纳米制造和新一代信息技术的有力支撑。
纳米科技 纳米计量 自溯源标准物质 原子光刻技术 软X射线干涉光刻技术 多层膜沉积技术 nanotechnology nanometrology self-traceable reference material atom lithography soft X-ray interference lithography multilayer deposition technology 光学 精密工程
2022, 30(21): 2608
华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北 武汉 430074
在线测量检测技术与装备是保证集成电路（IC）制造质量和良率的唯一有效技术手段，在IC制造过程中必须对IC纳米结构的关键尺寸、套刻误差，以及缺陷等进行快速、非破坏、精确测量与检测。本文首先从尺寸测量和缺陷检测两个方面介绍了IC制造在线光学测量检测技术的研究现状。在此基础上，进一步分析了先进技术节点中所面临的一些新的纳米测量挑战，如更小的特征尺寸、更复杂的三维结构。最后，展望了IC制造在线光学测量检测技术的未来发展趋势。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922025
1 河南理工大学 机械与动力工程学院，河南 焦作 454003
2 德国联邦物理技术研究院，德国 布伦瑞克 D-38116
超精密纳米位移台常用于扫描探针显微镜、光学显微镜等高精度分析仪器中，其纳米机械性能的精密计量和校准对显微测量系统的性能起着关键作用。基于一种双通道结构差动式平面镜干涉测量与校准方法（英国国家物理实验室），文中对一种超精密位移台的关键计量特性进行了定量研究。构建了基于现场可编程门阵列（FPGA）和LabView的高精度稳频激光干涉数据采集和数据解码系统，使其可溯源超精密纳米位移台的准静态校准计量特性。进一步地，利用该干涉测量系统对超精密位移台的计量特性进行了校准和分析。测试结果显示，该激光干涉校准系统在准开放环境中的背景噪声低于10
${\rm{pm/}}\sqrt {{\rm{Hz}}} $![]()
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；该超精密位移台具有优良的纳米机械性能，其线性度低于1.2×10
−4，分辨率达40 pm，重复性和稳定性较好。上述对校准设备准静态性能和对纳米位移台计量特性的测试结果表明，所提出的方法和系统能够对纳米位移台进行计量，从而用于小于几皮米的皮米级压痕测量以及原子尺度上的大范围测量。
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210070
1 浙江省计量科学研究院, 杭州 310013
2 中国计量学院光学与电子科技学院, 杭州 310018
本文以聚苯乙烯纳米颗粒作为测量对象,分别采用最为常见的扫描电子显微镜法(SEM)和动态光散射法(DLS)测量其粒径.结果表明:电子显微镜法可观察颗粒形貌及结构,但测量误差偏大;动态光散射法可精确测量颗粒粒径及其分布状态.分析讨论了这两种测量方法的优缺点,对纳米颗粒测量具有重要的指导作用.
纳米测量 扫描电子显微镜 动态光散射 nanometrology scanning electron microscopy(SEM) dynamic light scattering (DLS)
Nano-photonics and Optoelectronics Research Laboratory, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Lavizan, 16788-15811, Tehran, Iran
Frontiers of Optoelectronics
2013, 6(3): 318
清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
随着纳米科学的迅速发展,对纳米计量技术也提出了更高要求。目前,纳米计量技术已经实现在几十微米量程范围内具有亚纳米甚至皮米量级的测量分辨率。回顾了现在主要的纳米计量技术,包括激光干涉仪、差拍F-P干涉仪、X射线干涉仪、光学+X射线干涉仪、基于频率测量技术和光频梳技术等,介绍了其工作原理、技术特点、应用范围及其最新研究进展。
纳米计量 干涉仪 光频梳 nanometrology interferometer optical frequency comb
针对纳米结构表征和纳米制造的质量控制需要，中国计量科学研究院设计并搭建了一台计量型原子力显微镜用于纳米几何结构的测量。为了将位移精确溯源到国际单位米，研制了单频8倍程干涉仪测量位移，样品表面形貌则由接触式原子力显微镜测量。一个立方体反射镜与原子力显微镜的测头固定，作为干涉仪的参考镜。两个互相垂直的干涉仪用于测量样品与探针在x -y方向的相对位置。样品台置于具有三面反射镜的零膨胀玻璃块上，由压电陶瓷位移台驱动。另外两台干涉仪测量样品与探针在z方向的位移，探针针尖位于干涉仪光束的交点以减小Abbe误差。由于光学器件的缺陷产生的相位混合会引起非线性误差，采用谐波分离法拟合干涉信号来修正误差，修正后干涉仪测量误差减小为0.7 nm。
原子力显微镜 纳米计量 位移测量 多倍程干涉仪 非线性 atomic force microscope nanometrology displacement measurement multi-pass interferometer nonlinearity
1 同济大学物理系, 上海 200092
2 中国计量学院计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
3 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京, 100084
采用近共振激光驻波场会聚铬原子沉积技术制作的原子光栅可以作为纳米级长度计量标准。基于粒子光学模型，综合考虑横向发散角、纵向速度分布以及同位素等影响因素，采用蒙特卡罗方法确定原子运动的初始条件，对激光驻波会聚原子的三维特性进行了研究。获得了不同激光功率下沉积条纹的三维结构，分析了纵向高斯激光分布和椭圆高斯激光截面对沉积条纹的影响。模拟结果表明，当激光功率为40 mW时，可观测的纳米光栅图案能在基板87%区域内出现，对应于高斯光束中心处条纹半峰全宽为31 nm。当高斯激光束截面为圆形时，沉积质量较好。
激光光学 原子光刻 纳米计量 激光驻波场 蒙特卡罗方法 光学学报
2011, 31(11): 1114001
利用蒙特卡罗随机思想选取轨迹初始条件，将铬原子束同位素、纵向速度分布和横向高斯发散角等因素综合考虑，对原子光刻经典粒子模型进行了优化。将优化后的模型与原模型进行了对比，同时定性分析了表面生长效应。利用新模型在不同激光功率下对沉积过程进行数值模拟，结果表明模拟结果与实验符合得很好。进一步分析了失谐对沉积的影响，当失谐选取250×2π MHz时，可得到较好的沉积结果。该模型较好地整合了沉积过程中的各个影响因素，这为正在进行的实验提供了更好的理论基础。
激光光学 原子光刻 纳米计量 粒子光学 蒙特卡罗方法
随着纳米研究和纳米加工技术的发展，国际上越来越重视对纳米测量的有效性和溯源性。国际计量局（BIPM）尺度计量长度工作组（CCL-WGDM）长度咨询委员会先后提出并组织了5次纳米标准样板（NANO1~NANO5）的国际比对。NANO5比对是由丹麦基础计量技术研究院（DFM）主导的。该比对是从2005年1月开始，历时1年多结束。标准样板在12个国家计量研究院所间相互循环校准，形成三个有序的环。主导实验室DFM对比对数据进行了处理，其结果已于2008年7月底公布。比对结果证明中国计量科学研究院的纳米光栅测量装置与国际同行保持同等水平。
纳米计量 溯源 光栅衍射 二维光栅 国际比对 校准 激光与光电子学进展
2010, 47(11): 110501
