CN109855572A - 用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板及制备方法，属于标准件技术领域，包括基板，基板上并列设有多条线条，线距周期为线条宽度的两倍，线条的深度与样板的标称粗糙度对应，基板为硅片。本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板，以不透明硅片为衬底，提高反射率，在硅片上采用反应离子刻蚀工艺制备多线条样板，这种利用刻蚀工艺制备的多线条样板，能够准确控制样板上的线条的深度和线条的宽度，提高标准样件的精度，进而提高光学轮廓仪校准的准确性。
Description
技术领域
本发明属于标准件技术领域，更具体地说，是涉及一种用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板及制备方法。
背景技术
表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。表面粗糙度测量仪用于测量机加工零件的表面粗糙度，具有操作简便、功能全面、测量快捷、便于携带等特点，广泛应用于机械加工、光学加工、电子加工等行业中。调研结果显示：我国拥有各种粗糙度测量仪器几千台，这类仪器的普及率很高。为了保证仪器测量结果的准确，使用具有标准测量值的多刻线线条样板对粗糙度测量仪进行校准。现有多刻线线条样板是在石英玻璃上加工一组具有固定宽度的周期线条，定值后可以实现接触式粗糙度测量仪的校准。
随着科技的发展，光学轮廓仪的数量在各领域越来越多，光学轮廓仪也具有表面粗糙度测量功能。光学轮廓仪测量原理为白光干涉方法，要求被测样品为高反射率材料，现有的石英多刻线样板为透明材料，反射率低，无法用于光学轮廓仪的校准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板，以解决现有技术中存在的无法用于光学轮廓仪校准的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板，包括基板，所述基板上并列设有多条线条，线距周期为线条宽度的两倍，所述线条深度与所述样板的标称粗糙度对应；所述基板为硅片。
进一步地，所述样板的标称粗糙度Ra值为0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm、3.2μm，对应的所述线条的深度h分别为0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm、3.2μm、6.4μm。
本发明另一目的在于提供一种用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，包括如下步骤：
材料准备，采用双面抛光的硅片做衬底，清洗、甩干；
在硅片表面涂光刻胶，然后烘烤；
紫外光曝光，其中掩膜版为负版，图形区为透光区；
在NaOH溶液中显影，去除透光区的光刻胶，然后烘烤；
刻蚀，使用反应离子刻蚀机，对没有光刻胶掩蔽的凹槽区域的硅片进行刻蚀；
去除光刻胶；
在硅片表面溅射金属保护层。
进一步地，所述硅片晶相为100。
进一步地，先后使用电子清洗剂1号液、2号液和去离子水超声清洗10min-20min，甩干10min-20min。
进一步地，所述在硅片表面涂3μm-4μm光刻胶。
进一步地，所述在硅片表面涂光刻胶后，在100℃-120℃温度下烘烤10min-15min。
进一步地，所述显影后，在100℃-120℃温度下烘烤10min-15min。
进一步地，所述刻蚀过程中，刻蚀气体为SF6或C4F8，刻蚀速率为100nm/min-150nm/min。
进一步地，所述在硅片表面溅射金属保护层为金属铬，溅射厚度为30nm-50nm。
本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法的有益效果在于：本发明利用半导体刻蚀工艺，以硅片为衬底，在硅片上采用反应离子刻蚀工艺制备多线条，这种利用刻蚀工艺制备的多线条，能够准确控制样板上的线条的深度和线条的宽度，提高标准样件的精度，进而提高光学轮廓仪校准的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的平面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备流程图。
其中，图中各附图标记：
1-硅片；2-光刻胶；3-掩膜版；4-金属保护层；5-样板；51-线条。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板进行说明。所述用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板包括基板，基板上并列设有多条线条51，线距周期为线条宽度的两倍，线条51深度与样板5的标称粗糙度对应；基板为硅片。
本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板，与现有技术相比，以硅片为基板，硅片为不透明材料，反射率高，在硅片上制备多线条，通过这种刻蚀工艺制备的样板，能准确控制样板上的线条高度尺寸以及线条宽度，可以实现光学轮廓仪表面粗糙度的校准，并且样板的均匀性优于传统石英多线条样板。
请一并参阅图1至图2，作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的一种具体实施方式，所述样板的标称粗糙度Ra值为0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm、3.2μm，对应的线条的深度h分别为0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm、3.2μm、6.4μm。例如，硅片尺寸为25mm×19mm，线条图形在硅片中心19mm×8.5mm的区域内，为一系列线条，线条宽度为40μm，线距周期为80μm，制作粗糙度Ra值为0.1μm的样板，对应的线条的深度为0.2μm，制作粗糙度Ra值为0.2μm的样板，对应的线条的深度为0.4μm，依次类推。为了使用方便，划片后将样板固定在25mm×25mm×3mm的石英基座上。
本发明另一目的在于提供一种用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，参见图3，包括如下步骤：
材料准备，采用双面抛光的硅片做衬底，清洗、甩干；
在硅片1表面涂光刻胶2，然后烘烤；
紫外光曝光，其中掩膜版3为负版，图形区为透光区；
在NaOH溶液中显影，去除透光区的光刻胶，然后烘烤；
刻蚀，使用反应离子刻蚀机，对没有光刻胶掩蔽的凹槽区域的硅片进行刻蚀；
去除光刻胶；
在硅片表面溅射金属保护层4。
本发明利用半导体刻蚀工艺，以硅片为衬底，在硅片上采用反应离子刻蚀工艺制备多线条样板，这种利用刻蚀工艺制备的多线条样板，能够准确控制样板上的线条的深度和线条的宽度，提高标准样件的精度，进而提高光学轮廓仪校准的准确性。
其中，作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法的一种具体实施方式，所述硅片晶相为100。
请参阅图3，作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的一种具体实施方式，先后使用电子清洗剂1号液、2号液和去离子水超声清洗10min-20min，甩干10min-20min，优选采用15min。其中，1号液为水：氨水：过氧化氢＝4:1:1(体积比)；2号液为水：盐酸：过氧化氢＝4:1:1(体积比)。
请参阅图3，作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法的一种具体实施方式，所述在硅片表面涂3μm-4μm光刻胶。
参阅图3，作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法的一种具体实施方式，所述在硅片表面涂光刻胶后，在100℃-120℃温度下烘烤10min-15min。
请参阅图3，作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法的一种具体实施方式，所述显影后，在100℃-120℃温度下烘烤10min-15min。
请参阅图3，作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法的一种具体实施方式，所述刻蚀过程中，刻蚀气体为SF6或C4F8，刻蚀速率为100nm/min-150nm/min，刻蚀速率还可选120nm/min、130nm/min、140nm/min。
作为本发明提供的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法的一种具体实施方式，所述在硅片表面溅射金属保护层为金属铬，溅射厚度为30nm-50nm。溅射厚度还可以为35nm、40nm、45nm等，当然还可以为其他耐磨金属，对线条起到保护的作用。
对采用本发明制备的样板的均匀性考核如下：
使用ACCRETECH公司型号为1400G-12的粗糙度测量仪对制作的样板表面粗糙度进行测量，在样板的不同位置测量6次，计算样板的均匀性。测量结果如表1所示。
表1本发明样板粗糙度测量结果
使用粗糙度测量仪对传统石英多刻线样板表面粗糙度进行测量，在样板的不同位置测量6次，计算样板的均匀性。测量结果如表2所示。
表2石英多刻线样板粗糙度测量结果
从测量结果看，本发明制备的样板粗糙度均匀性优于传统石英多刻线样板粗糙度。
该发明在对质量要求较高的标准物质制备领域具有实用价值及推广性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板，其特征在于，包括基板，所述基板上并列设有多条线条，线距周期为线条宽度的两倍，所述线条深度与制备的样板的标称粗糙度对应，所述基板为硅片。
2.如权利要求1所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板，其特征在于，所述样板的标称粗糙度Ra值为0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm、3.2μm，对应的所述线条的深度h分别为0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm、3.2μm、6.4μm。
3.用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
材料准备，采用双面抛光的硅片做衬底，清洗、甩干；
在硅片表面涂光刻胶，然后烘烤；
紫外光曝光，其中掩膜版为负版，图形区为透光区；
在NaOH溶液中显影，去除透光区的光刻胶，然后烘烤；
刻蚀，使用反应离子刻蚀机，对没有光刻胶掩蔽的凹槽区域的硅片进行刻蚀；
去除光刻胶；
在硅片表面溅射金属保护层。
4.如权利要求3所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，所述硅片晶相为100。
5.如权利要求3所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，先后使用电子清洗剂1号液、2号液和去离子水超声清洗10min-20min，甩干10min-20min。
6.如权利要求3所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，所述在硅片表面涂3μm-4μm光刻胶。
7.如权利要求6所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，所述在硅片表面涂光刻胶后，在100℃-120℃温度下烘烤10min-15min。
8.如权利要求3所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，所述显影后，在100℃-120℃温度下烘烤10min-15min。
9.如权利要求3所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，所述刻蚀过程中，刻蚀气体为SF6或C4F8，刻蚀速率为100nm/min-150nm/min。
10.如权利要求3所述的用于校准光学轮廓仪粗糙度的线距样板的制备方法，其特征在于，所述在硅片表面溅射金属保护层为金属铬，溅射厚度为30nm-50nm。
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