計量型掃描電鏡的溯源與應用研究.pdf

1、在新世紀，半導體產業(yè)得到了迅猛發(fā)展，芯片等元器件也逐步由之前的微米向納米階段進化。這就給計量科學提出了新的要求，納米計量將在工業(yè)發(fā)展中起到積極的推動作用。在微納幾何結構的計量檢測中，由于有物理衍射極限的存在，使得傳統的光學顯微鏡存在著很大的局限性。因此，掃描電鏡在納米計量中顯得尤其重要。
　　為了滿足對半導體芯片以及線寬等微納幾何結構的計量要求，中國計量科學研究院開展了計量型掃描電鏡的標準裝置的研制。該設備利用高速高精度雙層納米位

2、移臺結構實現快速、準確測量，消除了電子束帶來的畸變;同時，利用干涉儀計量系統實現測量結果的溯源。論文研究該裝置的位移控制與干涉測量系統，對該裝置進行測量不確定度的評定，利用該裝置對微納幾何結構進行測量，得到納米顆粒的有效直徑。
　　本文圍繞計量型掃描電子顯微鏡系統進行了介紹與分析，其中有計量型掃描電鏡的基本構造、溯源原理、主要誤差來源引起的不確定度分析和在微納顆粒等方面的應用。主要工作有:
　　首先，介紹了計量型掃描電鏡的背

3、景與重要意義，其中有納米計量技術、光刻技術、測量線寬的主要方法和儀器;分析了計量型掃描電子顯微鏡的優(yōu)劣勢以及國內外的研究現狀。以ZEISS ULTRA55型掃描電鏡為主體進行改造的計量型掃描電子顯微鏡的系統構造，主體結構設計。概括描述了計量型掃描電鏡的可溯源的干涉儀計量系統。介紹了計量型掃描電鏡的雙層位移臺設計:即在大范圍移動，選用大范圍機械式位移臺;在小范圍精準定位，選擇壓電陶瓷納米級位移臺。介紹了激光干涉儀計量系統，這是裝置實現溯源

4、的關鍵。闡述了控制系統的功能模塊并展示了掃描電鏡對二維柵格的圖像。
　　然后，闡述了關于測量不確定度的A類評定與B類評定的主要評定方法;接著，對計量型掃描電鏡進行測量不確定的分析與評估。主要是:1）計量系統的誤差;2）幾何誤差;3）電子束斑漂移;4）圖像像素的不確定度;5）機械臺振動和納米位移臺振動;6）測量重復性。給出計量型掃描電鏡的合成測量不確定度。
　　接著，介紹了計量型掃描電鏡的應用領域。概述了在計量檢測圖像分析處理