张华坤，高思田，，李 伟，施玉书，王鹤群

（1.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽　合肥　230009；2.中国计量科学研究院，北京　100029）

双探针原子力显微镜针尖对准方法研究

张华坤1，高思田1，2，李 伟2，施玉书2，王鹤群2

（1.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥230009；2.中国计量科学研究院，北京100029）

双探针对顶测量可以有效地消除传统原子力显微镜（AFM）的探针形状对关键尺寸（CD）测量的影响。测量前需要将两个探针针尖（A和B）接触到一起作为测量零点，为实现双探针纳米级对准，提出一种渐进式平面扫描方法。首先，通过视觉图像引导两个探针对准到1μm以内。然后，两个探针继续接近，同时探针A在YOZ平面内对探针B扫描成像，并逐步缩小扫描范围和扫描步进，得到其针尖的纳米级坐标（YB，ZB）。最后，将探针A在Y和Z方向分别移动至YB和ZB，在X方向继续接近探针B直至两探针接触。实验证明，该方法可有效地实现双探针对准，且对准精度为10nm。

计量学；双探针；原子力显微镜；对准方法；关键尺寸

1　引言

集成电路中需测量的三维参数包括线边缘粗糙度、线宽变化度、侧壁夹角、侧壁轮廓及粗糙度等［1］，其中，通常所说的关键尺寸（CD）即线宽在三维测量中尤为重要。多种仪器可对纳米尺度的线宽进行测量，光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）以及扫描探针显微镜（SPM）等在微纳测量中被广泛应用。光学显微镜的使用较为简便，测量速度快，但是受衍射极限影响，只能应用在100nm以上的线宽测量中；SEM可以获得焦平面上的二维图像且分辨率较高（1nm），但难以得到几何结构的三维信息；……