毫米级纳米几何特征尺寸计量标准装置多自由度激光干涉计量系统

2020-08-07施玉书连笑怡高思田

计量学报 2020年7期

施玉书, 张树, 连笑怡, 李伟, 李琪, 黄鹭, 高思田

(中国计量科学研究院,北京 100029)

1 引言

纳米技术是基础研究和高新技术发展中具有前瞻性、带动性的重点领域,已经成为国际科技竞争的战略制高点[1]。纳米结构的设计制造技术和观测分析技术是纳米技术实现工业化生产的关键技术[2],对于半导体、光学等先进器件而言,如果没有相应的计量检测分析技术,就无法进行高效的研发和生产。纳米几何结构计量是指针对MEMS器件和半导体集成电路产业中的各类纳米结构体的各种几何尺寸进行计量[3～5],包括间隔、宽度、高度和膜厚等几何尺寸,并将结果溯源至米定义SI单位。目前,纳米几何结构计量面临的最大挑战是被测物尺寸从几毫米到上百毫米,测量范围从几十微米到几十毫米,即纳米几何结构计量正从小范围向大范围迈进[1]。

纳米几何结构计量必须实现测量结果向米定义SI单位的直接溯源。目前SI单位米定义的复现是基于高复现性的碘稳频激光的波长实现,并通过碘稳频激光与其它激光的拍频比对实现米定义的量值溯源。激光干涉仪是长度计量中最为广泛使用的测量仪器,其位移测量结果可以直接溯源到米定义波长基准;然而,目前国内市场上商品型激光干涉仪基本被国外公司垄断,不仅价格昂贵,而且部分高分辨率的激光干涉仪的进口受到各种限制[6]。