Нанометрология (1027621), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Повышение электронно-оптического увеличения РЭМ прекращают при появлении на экранемонитора микроскопа видеоизображения выступа, который указан в паспорте (формуляре) рельефной меры в качестве исследуемого элемента дляповерки РЭМ. Схема наблюдаемых в режиме регистрации МВЭ видеопрофилей для выступа с трапецеидальным профилем, сечение которого изображено на рис. 4.9, а, приведена на рис.
4.9, б – для низковольтного РЭМи на рис. 4.9, в – для высоковольтного РЭМ. На рис. 4.9 также приведеныобозначения параметров, характеризующих геометрическую форму и размеры выступа.Примечание: Значение электронно-оптического увеличения РЭМдолжно обеспечивать получение изображений, которые позволяют определить значения параметров, приведенных на рис. 4.9, б и 4.9, в.5. Проверяют установку рельефной меры на рабочем столе РЭМ всоответствии с инструкцией по его эксплуатации. При этом проверяют:- параллельность вертикальной оси изображения относительно перпендикуляра к поверхности рельефной меры.
Для обеспечения параллельности поворачивают рельефную меру вокруг оси, перпендикулярной кплоскости ее поверхности, или осуществляют электронное вращение растра РЭМ, если такая возможность предусмотрена конструкцией РЭМ;- параллельность плоскости рельефной меры относительно направления строчной развертки РЭМ, что подтверждается равенством отрезковD L и DR на видеопрофилях, приведенных на рис. 4.9, б и 4.9, в.Примечание: Процедура проверки установки рельефной меры на рабочем столе РЭМ зависит от его конструкции и используемого типа катодадля получения электронного зонда.
В качестве операций, которые проводят при такой проверке, могут быть настройка соответствующего значениятока зонда, компенсация астигматизма, настройка тока объективной линзы,юстировка объективной диафрагмы и др. Поэтому для каждого конструктивного исполнения РЭМ целесообразно разработать методику проверкиустановки рельефной меры, определяющую последовательность операцийи визуальные критерии оптимальной фокусировки электронного зонда.6.
Если после проверки по п. 5 не получены положительные результаты, рельефную меру перемещают на рабочем столе РЭМ по линии элемента рельефа на расстояние, соответствующее размеру изображения. После этого операции 3 – 5 повторяют.220Примечание: Необходимость перемещения объекта характерна дляРЭМ с паромасляной системой откачки, в которых за время выполненияопераций по п.
4 может произойти нарастание слоя загрязнений, искажающего размеры элементов рельефной меры. В высоковакуумных РЭМ иРЭМ с безмасляной откачкой этот эффект значительно слабее. Необходимость перемещения устанавливают экспериментально на этапе подготовкик поверке. При оформлении результатов поверки делают запись о выполнении операций по пп. 5 и 6.Определение метрологических характеристикВ соответствии с инструкцией по эксплуатации РЭМ выполняютсканирование исследуемого элемента рельефной меры.
Видеопрофиль выступа рельефной меры представлен на рис. 4.9, б и 4.9, в.Результаты измерений параметров рельефной меры, приведенных нарис. 4.9, б и 4.9, в, оформляют в виде протокола. Форма протокола − произвольная.Обработка результатов измерений1.
Вычисление координат контрольных точек на видеопрофилеинформативного сигнала микроскопаДля поверки РЭМ используют расстояния в направлении сканирования в пикселах между контрольными точками, которое не зависит отэффективного диаметра электронного зонда. Расположение контрольныхточек 1 – 4 на видеопрофиле информативного сигнала приведено нарис.
4.9, б и 4.9, в.Ординату контрольных точек 1 и 4 вычисляют как полусумму ординат точек изломов сигнала в направлении сканирования 0,5 Н 1 , пиксел.Ординату контрольных точек 2 и 3 вычисляют как полусумму точекизломов сигнала в направлении сканирования 0,5 Н 2 , пиксел.По вычисленным значениям ординат определяют соответствующиеим значения абсцисс контрольных точек 1 – 4.2.
Вычисление значений вспомогательных отрезковЗначения вспомогательных отрезков для низковольтных или высоковольтных РЭМ определяют по значениям абсцисс контрольных точек, вычисленных по п. 1;221AL , AR − разность значений абсцисс второй и первой контрольныхточек и четвертой и третьей контрольных точек соответственно в пикселах;DL , DR − разность значений абсцисс второго и первого изломов ивосьмого и седьмого изломов на видеопрофиле соответственно, в пикселах.3. Вычисление масштабного коэффициента видеоизображенияРЭММасштабный коэффициент видеоизображения m , нм/пиксел, вычисляют по формулеm=2в,AL + ARгде α - значение проекции наклонной стенки выступа, приведенное в паспорте (формуляре) на рельефную меру, нм.4.
Вычисление эффективного диаметра электронного зонда РЭМЭффективный диаметр электронного зонда РЭМ вычисляют по формулеd=m (DL + DR ), нм.2Результаты поверки оформляют в виде свидетельства установленнойформы, соответствующей записью в паспорте (формуляре) на РЭМ и нанесением оттиска поверительного клейма по установленным формам. Наоборотной стороне свидетельства о поверке и в паспорте (формуляре) наРЭМ должны быть указаны значения масштабного коэффициента видеоизображения РЭМ m и эффективного диаметра электронного зонда d .4.3.2.
Стандартная калибровка растровых микроскоповКалибровку РЭМ осуществляют по ГОСТ Р 8.636-2007. Требованияк квалификации работников, к технике безопасности, условиям калибровки и к помещению аналогичны описанным в п. 4.2.2.Требования к неопределенностям измерений параметров включают такие понятия как:- суммарная стандартная неопределенность измерения масштабногокоэффициента видеоизображения РЭМ m должна быть не более 0,01нм/пиксел;222- суммарная стандартная неопределенность измерения эффективногодиаметра электронного зонда РЭМ d должна быть не более 1 нм.Калибровку РЭМ проводят с помощью рельефной меры нанометрового диапазона (далее – рельефная мера), изготовленной по ГОСТ Р 8.628и поверенной по ГОСТ Р 8.629.
Допускается применять другие средствакалибровки, точность которых соответствует требованиям настоящегостандарта ГОСТ Р 8.636-2007.Подготовку к калибровке и опробование осуществляют так же, как ив случае поверки РЭМ с использованием сечения выступа меры и его видеопрофиля (рис. 4.4). Кроме этого, настраивают видеоконтрольное устройство РЭМ таким образом, чтобы число пикселей в направлении сканирования было достаточным для того, чтобы можно было пренебречь значением неопределенности, обусловленным квантованием видеосигнала.Это достигается выбором соответствующих размеров изображения в пикселах и электронно-оптического увеличения микроскопа. Выбор увеличения осуществляют таким образом, чтобы видеопрофиль элемента, изображенного на рис. 4.9, а, имел вид, приведенный на рис.
4.9, б или 4.9, в. Приэтом значения проекций наклонных стенок выступа AL , AR , измеренных повидеопрофилю, должны быть не менее 200 пикселей.В соответствии с инструкцией по эксплуатации РЭМ выполняютсканирование исследуемого элемента рельефной меры, а результаты измерений параметров рельефной меры оформляют в виде протокола калибровки. Форма протокола – произвольная. Протокол с результатами калибровки должен храниться как минимум до следующей калибровки РЭМ.Вычисление координат контрольных точек на видеопрофилеинформативного сигнала микроскопа, значений вспомогательных отрезков AL , AR и DL , DR , масштабного коэффициента m видеоизображенияРЭМ и эффективного диаметра d электронного зонда РЭМ осуществляютпо требованиям раздела «Обработка результатов измерений» п.
4.3.1.Оценка неопределенности измерений параметровСуммарную стандартную неопределенность uc (m) , нм/пиксел, измерения масштабного коэффициента видеоизображения РЭМ m вычисляютпо формулеu c (m ) =(),4u 2 (α ) + m 2 u 2 ( AL ) + u 2 ( AR )A L + AR223где u (α ) − стандартная неопределенность измерения проекции наклоннойстенки выступа, приведенная в паспорте (формуляре) на рельефную меру,нм;m − масштабный коэффициент видеоизображения РЭМ, нм/пиксел;u ( AL ), u ( AR ) − стандартные неопределенности измерений проекцийнаклонных стенок выступа по видеопрофилю, пиксел;AL , AR − расстояния между контрольными точками.Примечание: Если в паспорте (формуляре) на рельефную меру приведена абсолютная погрешность измерения проекции наклонной стенкивыступа, то вычисление u (α ) осуществляют по [7].
При равномерном квантовании видеосигнала значения и u(AL) и u(AR) принимают равными 0,5пиксел.Суммарную стандартную неопределенность uc (d ) , нм, измеренияэффективного диаметра электронного зонда РЭМ d вычисляют по формулеu c (d ) =12(D2L+ D R2 )u c2 (m ) + 2 m 2 (u 2 (D L ) + u 2 (D R )),где DL , DR − расстояния между контрольными точками;u c (m ) − суммарная стандартная неопределенность измерения мас-штабного коэффициента видеоизображения РЭМ, нм/пиксел;u (DL ), u (DR ) − стандартные неопределенности измерений расстояниймежду контрольными точками.Примечание: При равномерном квантовании видеосигнала значенияu (DL ) и u (DR ) принимают равными 0,5 пиксел.Результаты калибровки оформляют в виде сертификата о калибровкеустановленной формы с соответствующей записью об этом в паспорте(формуляре) на РЭМ и удостоверяют калибровочным знаком, наносимымна РЭМ.В сертификате о калибровке и в паспорте (формуляре) на РЭМдолжны быть приведены значения масштабного коэффициента видеоизображения РЭМ m и эффективного диаметра электронного зонда РЭМ d .Для перечисленных метрологических характеристик РЭМ необходимотакже указать значения вычисленных неопределенностей.2244.3.3.
Калибровка РЭМ по двум координатамСигналы РЭМ при сканировании рельефной поверхности неадекватно отражают форму объекта (см. рис. 3.4, гл. 3).Разработанные в последние годы методы измерения линейных размеров на РЭМ [11, 13, 33] устраняют эти недостатки. Для их реализациинеобходима калибровка микроскопа, т.е. определение увеличения микроскопа и диаметра его электронного зонда. Но в этих источниках калибровка РЭМ осуществлялась только по одной координате. Калибровать микроскоп по двум координатам значительно труднее, так как при этом требуются тест-объекты с двумя аттестованными размерами и/или два эксперимента (с поворотом тест-объекта на 90°). Однако в этом случае точностькалибровки существенно снижается, так как ее параметры по обеим координатам никак не связаны между собой из-за того, что применяются разные аттестованные структуры тест-объектов для каждой координаты и приэтом калибровку проводят в разное время.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
