Нанометрология (1027621), страница 39
Текст из файла (страница 39)
4.4, а).В мировой практике наиболее часто используют две структуры(SRM-2090 и BCR-97A/G-7) с трапециевидным профилем и малыми угла201ми наклона боковых стенок (см. табл. 4.1). В табл. 4.3 приведены размерыэлементов тест-объекта BCR-97A/G-7.Таблица 4.3Размеры верхних и нижних оснований элементов тестобъекта BCR-97A/G-7 с номинальным размером шага 400 нмЭлементВыступКанавкаВерх, нм211,7 ± 1,8194,0 ± 1,5Низ, нм300,3 ± 2,396,4 ± 0,8Тест-объекты с малыми углами наклона боковых стенок применяютдля калибровки увеличения РЭМ.Структуры с трапециевидным профилем и большими угламинаклона боковых стенок должны удовлетворять условию(4.4)s = h tg ϕ >> d .Учитывая диаметры зондов и глубину фокусировки современныхРЭМ, для высоты (глубины) рельефа структуры 100 нм получаем(4.5)ϕ >> ϕ s = 6 ...17 o .Такие углы наклона боковых стенок значительно больше углов расходимости современных зондов.
Поэтому для анализа экспериментов страпециевидными структурами можно использовать формы зондов безучета их сходимости-расходимости.На рис. 4.4, б представлена схема облучения зондом левой стенкиканавки. В этом случае правая и левая части зонда пересекают левую стенку канавки одинаково (из вакуума в твердое тело). При этом эффект «стряхивания» дает одинаковый вклад в сигнал для правой и левой частей зонда.При выполнении (4.4) диаметр зонда столь мал (или проекция боковой наклонной стенки структуры столь велика), что электронный зонд неможет полностью покрыть проекцию боковой наклонной схемы (см. рис.4.4, б). В этом случае на очень широких максимумах сигналов, соответствующих прохождению зонда по стенкам канавок, появляются характерныеточки излома.Условию (4.4) соответствуют шаговые структуры тест-объектаМШПС-2,0К с углом наклона боковых стенок выступов и канавокϕ = arc ctg 2 ≈ 35,36o.202Это значительно больше нижней границы (4.5) требуемых углов наклона для того, чтобы структура считалась структурой с большими угламинаклона боковых стенок.В настоящее время выпускают тест-объекты МШПС-2,0К с шагомодного номинального размера (2000 нм) и различными размерами высотырельефа и ширины выступа (верхнего основания трапеции) от 500 до 5 нм.Размеры (в нанометрах) верхних оснований выступов разных тестобъектов МШПС-2,0К, используемых для определения увеличения и диаметра электронного зонда, а также линейности сканирования растровыхэлектронных микроскопов, работающих в нанодиапазоне, составляют: 87 ±4; 63 ± 1; 45 ± 3; 30 ± 3; 25 ± 2; 16 ± 2; 13 ± 2; 5,4 ± 1,6.Таким образом, классификация тест-объектов по профилю их элементов, основанная на физических механизмах формирования сигнала растрового электронного микроскопа, работающего в режиме регистрациивторичных медленных электронов, позволяет осуществлять их выбор длякалибровки РЭМ в нанометровом диапазоне.4.2.2.
Поверка рельефной мерыДля проведения линейных измерений в диапазоне от 10-9 до 10-6 миспользуют растровые электронные или сканирующие зондовые атомносиловые измерительные микроскопы. Для их поверки и калибровки применяют материальные носители единицы длины – меры, размеры элементов которых определяют, используя стабилизированное по частоте лазерное излучение. Длину волны лазерного излучения поверяют с помощьюэталона длины.В нанометровом диапазоне в качестве мер применяют рельефныемеры, представляющие собой пластину из монокристаллического кремния,на поверхности которой сформированы элементы рельефа определеннойгеометрической формы с размерами основных элементов не более 10-6 м(ГОСТ Р 8.628-2007).Этот стандарт устанавливает требования к геометрическим формам илинейным размерам, а также к выбору материала для изготовления рельефных мер нанометрового диапазона из монокристаллического кремния.Рельефные меры могут быть изготовлены с трапецеидальным профилемэлементов рельефа.
Методика их поверки установлена в ГОСТ Р 8.6292007, а применение для целей поверки микроскопов установлено:203- для растровых электронных измерительных микроскопов – в ГОСТР 8.631-2007;- для сканирующих зондовых атомно-силовых измерительных микроскопов – в ГОСТ Р 8.630-2007.На рабочей поверхности пластины область, занятая рельефноймерой, представляет собой квадратсо стороной не более 10 мм.Рельеф поверхности рельефной меры – это совокупность одиночных элементов рельефа (выступов, канавок, впадин, ступенек) иодной или нескольких шаговыхструктур, вспомогательных линий имаркерных знаков.
Площадь поверхности, занимаемая указанной совокупностью элементов рельефа, − неРис. 4.5. Типовые элементы рельефаболее 1 мм2.рельефной мерыСхематические изображениянаиболее часто используемых элементов рельефа поверхности рельефноймеры приведены на рис. 4.5.Конкретную геометрическую форму элементов рельефа рельефноймеры выбирают в соответствии с методиками поверки растровых электронных измерительных микроскопов по ГОСТ Р 8.631-2007 и зондовыхсканирующих атомно-силовых измерительных микроскопов по ГОСТ Р8.630-2007.Линейные размеры элементов рельефа выбирают из следующих диапазонов значений для:- ширины линий (верхнее основание выступов) – от 3·10-8 до 5·10-7 м;- высоты элементов рельефа – от 1·10-7 до 8·10-7 м;- шага периодически повторяющихся структур – от 1·10-6 до 3·10-6 м.Операции и средства поверки (ГОСТ Р 8.629-2007).При проведении первичной и периодических поверок рельефной меры должны быть выполнены операции и применены средства поверки,указанные в табл.
4.4.Допускается применять другие средства поверки, точность которыхсоответствует требованиям настоящего стандарта.204К поверке рельефных мер допускаются лица, имеющие опыт работыс атомно-силовыми микроскопами (далее – АСМ) и двухлучевыми лазерными гетеродинными интерферометрами, знающие требования настоящегостандарта, соответственно, аттестованные.При поверке рельефных мер необходимо соблюдать правила электробезопасности, требования лазерной безопасности и требования пообеспечению безопасности на рабочих местах по ГОСТ 12.2.061.При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:- температура окружающей среды …………………….
(20 ± 3)° С;- относительная влажность воздуха …………………... не более 80 %;- напряжение питающей сети …………………………. (100 ± 4) кПа;- частота питающей сети ………………………………. 220 +−2233 Гц.Параметры окружающей среды измеряют до начала и после окончания измерений, при этом разность показаний должна быть не более:- температуры окружающей среды − ± 1° С;- атмосферного давления − ± 300 Па;- относительной влажности воздуха − ± 10 %.Помещение (зона) размещения средств измерений для поверки рельефных мер должно быть в эксплуатируемом состоянии и обеспечиватькласс чистоты не более класса 8 ИСО по взвешенным в воздухе частицамразмерами 0,5 и 5 мкм и концентрациями, определенными по ГОСТ Р ИСО14644-1. Периодичность контроля состояния помещения (зоны) определяют по ГОСТ Р ИСО 14644-2.
Эксплуатацию помещения (зоны) осуществляют по ГОСТ Р ИСО 14644-5.Проведение поверки.1. Внешний осмотрПри внешнем осмотре поверяемой рельефной меры должно быть установлено:- соответствие комплекта поставки данным, приведенным в паспорте(формуляре) на рельефную меру;- отсутствие механических повреждений футляра, в котором осуществлялось хранение и транспортирование рельефной меры;205- предварительный визуальный внешний осмотр рельефной меры длявыявления возможных повреждений. С помощью специальных зажимовустанавливают меру на рабочий стол АСМ.
При этом должно быть обеспечено плотное прилегание нижней плоскости подложки меры к поверхностирабочего стола АСМ.С помощью вспомогательного оптического микроскопа осматриваюти проверяют качество поверхности рельефной меры. Шаговая структура206поверхности меры должна быть однородной, при этом примерно на 75%поверхности меры не должно быть повреждений маркерных линий, искажений краев элементов рельефа в виде впадин и выступов, соизмеримых сшириной элемента рельефа.2. ОпробованиеС помощью вспомогательного оптического микроскопа устанавливают зонд АСМ в положение, соответствующее началу сканирования поверяемого элемента рельефной меры.Начальное положение определяют следующим образом: зонд АСМустанавливают на плоскость нижнего основания на расстоянии от поверяемого элемента, равном не менее 20% и не более 50% ширины нижнегооснования поверяемого элемента.
Аналогично определяют конечное положение зонда АСМ при сканировании.На неподвижном элементе в камере образцов АСМ устанавливаютзеркало лазерного интерферометра, предназначенное для формированияопорного луча, а на рабочем столе АСМ – другое зеркало для формирования информативного луча. Лазерный интерферометр (далее – горизонтальный лазерный интерферометр) располагают вдоль оси, совпадающей с горизонтальным направлением сканирования (далее – ось абсцисс).Второй комплект зеркал устанавливают на Z -сканере и на неподвижном элементе камеры образцов АСМ. Эти зеркала предназначены дляформирования информативного (на Z -сканере) и опорного (на неподвижном элементе камеры) лучей, что позволяет регистрировать перемещениеZ -сканера АСМ в вертикальном направлении сканирования (далее – осьординат).
Второй лазерный интерферометр (далее – вертикальный лазерный интерферометр) устанавливают соответственно расположению зеркал.Горизонтальный и вертикальный лазерные интерферометры должныобеспечивать регистрацию информативных и опорных лучей в процессесканирования поверяемого элемента. Необходимо также обеспечить длякаждого интерферометра взаимную параллельность информативного иопорного лучей при всех положениях стола и Z -сканера АСМ в процессесканирования поверяемого элемента.
Допустимый угол расхожденияопорного и информативного лучей для каждого интерферометра не долженпревышать 1'.Взаимное расположение двух лазерных интерферометров в комплекте с зеркалами позволяет в процессе сканирования поверяемого элементарельефной меры проводить регистрацию видеопрофиля элемента и одно207временно с этим регистрацию перемещения рельефной меры и Z -сканерадвумя лазерными интерферометрами.В соответствии с инструкцией по эксплуатации АСМ проводятпробное сканирование поверяемого элемента рельефа.
При этом:- выполняют юстировку зеркал в соответствии с инструкцией по экс-Рис. 4.6. Сечение поверяемого элементарельефной мерыb p − ширина нижнего основания выcтупа;bи − ширина верхнего основания выступа;h − высота выступа; α − значение проекции наклонной стенки на плоскостьнижнего основания выступаРис. 4.7. Видеопрофиль сечения поверяемого элемента рельефной меры, приведенного на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
