Сергеев А.Г. - Введение в нанометрологию (1027508), страница 43
Текст из файла (страница 43)
В комплект поставки каждого лазерного интерферометра должнывходить два зеркала, предназначенные для формирования опорного и информативного лучей, по фазовому сдвигу ΔΦ между которыми определяютперемещение калибруемого элемента рельефа в процессе его сканированияатомно-силовым микроскопом. Абсолютная погрешность определения фазового сдвига ΔΦ − не более 0,002 рад.В качестве вспомогательного оборудования применяют оптическиймикроскоп с увеличением не менее 400х, а также средства измерений параметров окружающей среды с абсолютными погрешностями не более:- температуры окружающей среды ……………………...….. ± 0,2 °С;- относительной влажности воздуха …………………..….… ± 3%;- атмосферного давления ………………………………….....
± 130 Па.Допускается применять другие средства калибровки, точность которых соответствует требованиям стандарта.213Подготовка к процедуре калибровкиПодготовку к процедуре калибровки рельефной меры начинают спроверки документации и внешнего осмотра, как и при поверке (см. п.1в 4.2.1).В соответствии с инструкциями по эксплуатации АСМ и лазерныхинтерферометров определяют частоту и скорость сканирования калибруемого элемента, при которой в электронно-фазометрических системах интерферометров можно четко регистрировать количество целых и дробныхполос интерференции, соответствующих значениям фазовых сдвигов между опорными и информативными лучами горизонтального и вертикальногоинтерферометра,а также устанавливают показания электронно-фазометрических систем всех лазерных интерферометров в «нулевое» положение,определяемое нестабильностью младшего разряда используемых аналогоцифровых преобразователей в указанных электронно-фазометрическихсистемах.Процедура проведения измеренийКак и в случае поверки, в соответствии с инструкциями по эксплуатации АСМ и лазерных интерферометров проводят сканирование выступакалибруемого элемента рельефной меры.
Одновременно с помощью лазерных интерферометров проводят измерения горизонтального перемещенияподвижной части рабочего стола АСМ и вертикального перемещения Z сканера АСМ.Сечение выступа трапецеидальной формы и места начального и конечного положений зонда АСМ приведено на рис. 4.6, а видеопрофиль, соответствующий этому выступу, представлен на рис.
4.7.По показаниям электронно-фазометрической системы горизонтального лазерного интерферометра определяют значение горизонтального фазового сдвига ΔΦГ , а по показаниям электронно-фазометрической системывертикального лазерного интерферометра определяют значение вертикального фазового сдвига ΔΦ В в радианах между информативным и опорным лучами этого интерферометра.Проводят измерения параметров окружающей среды и показателейкачества питающей электрической сети и проверяют выполнение другихвыделенных требований.Результаты измерений оформляют в виде протокола.
В протоколеприводят также значения условий проведения калибровки до начала и после окончания измерений.214Обработка результатов измерений1. Вычисление горизонтального перемещения подвижной частирабочего стола АСМ при сканировании калибруемого элемента осуществляют по формуле (4.2).2. Вычисление масштабного коэффициента видеоизображениядля оси абсцисс находят по формуле (4.8).3. Вычисление вертикального перемещения Z-сканера АСМ присканировании калибруемого элемента проводят по формуле (4.10).4. Вычисление высоты выступа калибруемого элемента рельефаЗначение высоты выступа h в нанометрах равно значению вертикального перемещения Z-сканера Δ H , вычисленному по п.
3 (разд. 4.2.2).5. Вычисление вспомогательной величины для определения ширины верхнего основания выступа калибруемого элемента рельефаиспользуют рис. 4.8 (см. 8 разд. 4.2.2).6. Вычисление ширины верхнего основания трапецеидальноговыступа производят по формуле (4.13).7. Вычисление ширины нижнего основания трапецеидальноговыступа b p , нм, вычисляют по формулеb p = bи + 1, 4142 h ,нм.(4.16)8. Вычисление проекции наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа вычисляют по формуле(4.17)α = 0,7071 h.Оценка неопределенности измерений параметров1. При оценке суммарной стандартной неопределенности u c (ΔL ) горизонтального перемещения подвижной части рабочего стола Δ L пренебрегают неопределенностью в значении показателя преломления воздуха n,вычисленного по Приложению А ГОСТ Р 8.644-2008, и неопределенностью в значении длины волны излучения гелий-неонового лазера в вакуумегоризонтального лазерного интерферометра λ1 .
Значение u c (ΔL ) вычисляют по формулеu c (ΔL ) =λ1u c (ΔΦ Β )4π n(4.18)где λ1 − длина волны излучения гелий-неонового лазера в вакууме, приведенная в паспорте (формуляре) на горизонтальный лазерный интерферометр, нм;215u c (ΔΦ Β ) − суммарная стандартная неопределенность измерения фазо-вого сдвига, приведенная в паспорте (формуляре) на горизонтальный интерферометр, рад.Если в паспорте (формуляре) на горизонтальный лазерный интерферометр приведена абсолютная погрешность измерения фазового сдвига, товычисление u с (ΔΦ Г ) осуществляют по [31].2.
При оценке суммарной стандартной неопределенности u c (ΔH )вертикального перемещения Z -сканера АСМ Δ H пренебрегают неопределенностью значения показателя преломления воздуха n , вычисленного поПриложению А, и неопределенностью значения длины волны излученийгелий-неонового лазера в вакууме вертикального лазерного интерферометра λ2 .
Значение u c (ΔH ) , нм, вычисляют по формулеu c (ΔH ) =λ2u c (ΔΦ Β ) ,4π n(4.19)где u c (ΔΦ Β ) − суммарная стандартная неопределенность измерения фазового сдвига, приведенная в паспорте (формуляре) на вертикальный лазерный интерферометр, рад.3. Суммарную стандартную неопределенность u c (m ) , нм/пиксел, измерения масштабного коэффициента видеоизображения для оси абсцисс mвычисляют по формуле⎛ u (ΔL ) ⎞ ⎛ u (L ) ⎞uc (m ) = m ⎜ c⎟ −⎜⎟⎝ ΔL ⎠ ⎝ L ⎠22(4.20)где u (L) − стандартная неопределенность разности абсцисс конечной иначальной точек горизонтального сканирования, соответствующая горизонтальному перемещению подвижной части рабочего стола АСМ, пиксел.Примечание: При равномерном квантовании видеосигнала значениеu (L) принимают равным 0,5 пиксела.4.
Значение суммарной стандартной неопределенности u c (h ) в нанометрах при измерении высоты выступа h равно значению суммарной стандартной неопределенности u c (ΔH ) вертикального перемещения Z -сканераАСМ Δ H , вычисленного по (4.19).5. Суммарную стандартную неопределенность uc (bи ) , нм, измеренияширины верхнего основания трапецеидального выступа bи вычисляют поформуле216uc (bи ) = bигде⎛ uc (m ) ⎞ ⎛⎜ u (Bи ) ⎞⎟⎟ +⎜⎝ m ⎠ ⎜⎝ Ви ⎟⎠22(4.21)u (Bи ) − стандартная неопределенность измерения вспомогательнойвеличины для определения ширины верхнего основания выступа Ви , вычисленной по пункту 5, пиксел;Ви − вспомогательная величина для определения ширины верхнегооснования выступа, вычисленная как разность соответствующих абсциссточек на рис. 4.8 (см.
формулу (4.8)).Примечание: При равномерном квантовом видеосигнале значенияu (Bи ) принимают равным 0,5 пиксел.6. Суммарную стандартную неопределенность u c (b p ) , нм, измерениеширины нижнего основания трапецеидального выступа b p вычисляют поформулеu c (b p ) = u c2 (bи ) + 2u c2 (h ) .(4.22)где uc (bи ) − суммарная стандартная неопределенность измерения шириныверхнего основания выступа, вычисленная по (4.21), нм;u c (h ) − суммарная стандартная неопределенность измерения высотывыступа, вычисленная по аналогии с (4.19), нм.7.
Суммарную стандартную неопределенность u c (α ) , нм, измеренияпроекции наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа вычисляют по формулеu c (α ) = 0,7071u c (h ) .(4.23)В сертификате калибровки и в паспорте (формуляре) рельефной меры должны быть приведены значения высоты выступа, ширины верхнего инижнего оснований, а также значения проекции наклонной стенки наплоскость нижнего основания выступа калибруемого элемента.
Для перечисленных метрологических характеристик рельефной меры необходимотакже указать значения неопределенностей.4.3. Измерительные растровые электронные микроскопы (РЭМ)4.3.1. Поверка растровых микроскоповСканирующий растровый электронный микроскоп (РЭМ) – наиболеераспространенное средство излучения в сфере нанотехнологий. От техни217ческого состояния и метрологического обеспечения РЭМ зависят достоверность и качество результатов наноизмерений.При проведении поверки РЭМ, как правило, используется рельефнаямера МШПС-2,0К, изготовленная по ГОСТ Р 8.628 и поверенная по ГОСТР 8.629.Поверку РЭМ осуществляют по ГОСТ Р 8.631-2007.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
