一种薄膜表面纳米图案的显影装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种薄膜表面纳米图案的显影装置，包括蒸汽发生器

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜表面纳米图案的显影装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及图案显影
，尤其是涉及一种薄膜表面纳米图案的显影装置及其使用方法
。

技术介绍

[0002]在材料表面产生纳米结构和纳米图案对于芯片
、
集成电路
、
微流控等纳米科技领域至关重要
。
利用各种微纳米加工技术
,
如光刻工艺
、
电子束曝光工艺
、
聚焦离子束工艺
、
纳米压印，以及分子自组装方法技术，可以在不同材料表面产生特征尺寸小于
10nm
的规整图案
。
这些技术已经被广泛用于纳米器件的生产和研发中，在物理
、
化学
、
生物医药
、
微电子等大量领域显示出巨大的潜力和价值
。
开发新的纳米图案化技术从而方便
、
简捷
、
高效地对图案的尺寸和功能进行设计已经成为当今科学
的新热点
。
[0003]人们提出了多种材料表面形貌和粗糙度的表征手段和仪器
。
包括扫描电子显微镜
(Scanning ElectronMicroscope,SEM)
，原子力显微镜
(Atomic Force Microscope,AFM)
等
。
扫描电子显微镜通过发射的电子束在样品表面进行扫描，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像
。
其有较高的放大倍数，景深长
、
视野大，成像立体感强，可直接观察各种试样的表面微观结构
。
[0004]相对于
SEM
，
AFM
具有极高的分辨率，能够反映材料表面亚纳米尺度的纳米形貌信息，并且能够提供材料表面的三维图像
。
这些精细的分辨率和良好的成像技术为材料表面纳米图案分析带来了便利
。
[0005]AFM
依赖于光学显微镜来定位图案所在区域；实际操作时，需要先在光学显微镜下观察到图案的大致轮廓，然后将扫描探针移动至该特定区域进行扫描，而获取纳米图案形貌
。
然而，光学显微镜一般只能显示出尺寸大于
200nm
的图像；这使得在利用
AFM
测量稀疏分布的极小纳米图案时，无法在光学显微镜下准确定位纳米图案的位置，从而导致测试耗时长，甚至由于无法定位图案位置，导致无法利用
AFM
获得图案形貌
。
因此开发一种可以在光学显微镜下显影薄膜表面纳米图案方法将极大提升
AFM
表征纳米图案的精度
、
准确度和测试效率，推动
AFM
技术的发展
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种薄膜表面纳米图案的显影装置及其使用方法，解决了利用
AFM
测量稀疏分布的极小纳米图案时，无法在光学显微镜下准确定位纳米图案的位置，从而导致测试耗时长，甚至由于无法定位图案位置，导致无法利用
AFM
获得图案形貌的问题
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种薄膜表面纳米图案的显影装置，包括蒸汽发生器
、
显影液
、
流速控制阀
、
蒸汽喷头
、
表面具有纳米图案的样品
、
电子显微镜
。
[0008]优选的，所述蒸汽发生器内部设有蒸汽产生腔
、
蒸汽储存箱
、
控温和加热元件
。
[0009]优选的，所述蒸汽产生腔与蒸汽储存箱连通，所述控温和加热元件位于蒸汽产生腔内
。
[0010]优选的，所述蒸汽储存箱通过蒸汽输送管与蒸汽喷头连通，所述蒸汽输送管靠近蒸汽喷头的一端设有流速控制阀
。
[0011]优选的，所述显影液为纯净水
。
[0012]上述的一种薄膜表面纳米图案的显影装置的使用方法，包括如下步骤：
[0013](1)
打开蒸汽发生装置，设置温度为
120℃
，制备饱和显影液蒸气；
[0014](2)
在室温下将表面具有纳米图案的样品置于电子显微镜下，通过蒸气喷头将显影液蒸气以固定的流速喷在表面具有纳米图案的样品表面上并等待显影液蒸气凝结；
[0015](3)
观察显影液蒸气在材料表面凝结，当显影液蒸气的凝结轮廓完整显现时进行拍摄，记录下相关轮廓；
[0016](4)
对图像进一步处理和统计，得到表面具有纳米图案的样品的纳米图案的显影图像；
[0017](5)
利用原子力显微镜表征显影区域的纳米图案的形貌
。
[0018]本专利技术所述的一种薄膜表面纳米图案的显影装置及其使用方法的优点和积极效果是：
[0019]1、
本专利技术显影装置，结构简单，操作方便，能够利用
AFM
测量稀疏分布的极小纳米图案，在光学显微镜下准确定位纳米图案的位置，并利用
AFM
获得图案形貌
。
[0020]2、
本专利技术通过制备饱和水蒸气，将饱和水蒸气均匀喷洒在薄膜表面；利用水蒸气在纳米图案尖端优先凝结和沉积的原理，提高纳米图案在光学显微镜下的衬度，从而使纳米图案显影，达到定位纳米图案位置的目的，待水蒸气挥发后，利用
AFM
精确扫描图案区域，从而获得材料表面纳米图案的形貌
。
[0021]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述
。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种薄膜表面纳米图案的显影装置的使用方法流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例1中表面具有纳米图案的样品表面椭圆形图案的显影和形貌，其中
A
为显微镜拍摄显影前图像，
B
为显微镜拍摄的显影后图像，
C
为利用
AFM
扫描得到的纳米图像，
D
为表面纳米图案的二维轮廓图；
[0024]图3为本专利技术实施例2中表面具有纳米图案的样品表面圆形图案的显影和形貌，其中其中
A
为显微镜拍摄的显影前图像，
B
为显微镜拍摄的显影后图像，
C
为
AFM
扫描得到的纳米图像，
D
为表面纳米图案的二维轮廓图；
[0025]图4为本专利技术实施例1中表面具有纳米图案的样品表面小尺寸圆环图案的显影和形貌，其中
A
为显微镜拍摄的显影前图像，
B
为
AFM
显微镜拍摄的显影后图像，
C
为
AFM
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种薄膜表面纳米图案的显影装置，其特征在于：包括蒸汽发生器
、
显影液
、
流速控制阀
、
蒸汽喷头
、
表面具有纳米图案的样品
、
电子显微镜
。2.
根据权利要求1所述的一种薄膜表面纳米图案的显影装置，其特征在于：所述蒸汽发生器内部设有蒸汽产生腔
、
蒸汽储存箱
、
控温和加热元件
。3.
根据权利要求2所述的一种薄膜表面纳米图案的显影装置，其特征在于：所述蒸汽产生腔与蒸汽储存箱连通，所述控温和加热元件位于蒸汽产生腔内
。4.
根据权利要求2所述的一种薄膜表面纳米图案的显影装置，其特征在于：所述蒸汽储存箱通过蒸汽输送管与蒸汽喷头连通，所述蒸汽输送管靠近蒸汽喷头的一端设有流速控制阀
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，左彪，王擎，田厚宽，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：