Взаимодействие электронных и механических зондов с рельефной поверхностью в нанометровом диапазоне

• Автор: Шаронов, Виктор Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Физические ограничения диапазона измерений линейных размеров (обзор литературы)
1.1. Формирование углеводородной пленки на поверхности образца в РЭМ
1.1.1. Электронно-стимулированная полимеризация углеводородной пленки. Зависимость сечения полимеризации от энергии электронов
1.1.2. Роль поверхностной диффузии.при образовании контаминационной пленки
1.2. Пространственное разрешение и эффективный диаметр
зонда РЭМ
1.3. Формирование видеосигнала РЭМ
1.3.1. Трапециевидные структуры с большими углами
наклона боковых стенок
1.3.2. Трапециевидные структуры с малыми углами наклона боковых стенок
1.4. Погрешность измерений наноструктурированных
объектов и размер электронного зонда.:
1.5. Различные подходы к измерениям нанообъектов с
помощью РЭМ
1.6. Изготовление мер
1.7. Модели взаимодействия зонда АСМ с поверхностью
рельефной структуры
Заключение к главе
Глава 2. Кинетика электронно-стимулированного формирования углеводородной пленки на поверхности образца в растровой электронной микроскопии
2.1. Формирование углеводородной пленки на поверхности рельефной структуры
2.1.1. Условия эксперимента
2.1.2. Формирование углеводородной пленки при энергии электронов зонда 20 кэВ
2.1.2.1. Прерывистый режим облучения
2.1.2.2. Анализ полученных результатов
2.1.3. Формирование углеводородной пленки при энергии электронов зонда 1 кэВ
2.2. Влияние контаминации на калибровку РЭМ
2.2.1. Влияние контаминации на определение масштабного коэффициента видеоизображения
2.2.2. Влияние контаминации на результат измерения эффективного диаметра электронного зонда
2.3. Рекомендации по применению эталонных мер в

растровой электронной микроскопии
Заключение к главе
Глава 3. Разработка метода измерения размеров элементов
нанорельефа тестовой структуры на поверхности кремния с
помощью РЭМ
3.1. Линейная модель зависимости расстояний между характерными точками видеосигнала от эффективного диаметра электронного зонда
3.2. Экспериментальная проверка основных допущений
можели измерений
3.2.1. Условия эксперимента
3.2.2. Объекты измерений
3.2.3. Зависимость расстояния между характерными точками видеосигнала от эффективного диаметра зонда
3.3. Ограничения метода измерений линейных размеров на
основе дефокусировки электронного зонда
Заключение к главе
Глава 4. Метод измерения верхних оснований рельефных структур нанометрового диапазона с помощью АСМ
4.1. Определение размеров элемента нанорельефа и радиуса острия кантилевера с использованием первой производной видеосигнала АСМ
4.2. Экспериментальное определение параметров образца и кантилевера с использованием производной видеосигнала АСМ
4.3. Источники погрешности результата измерений с
использованием дифференцирования сигнала АСМ
Заключение к главе
Заключение
Список, литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Интенсивное развитие нанотехнологий в последние десятилетия обусловило значительный интерес к измерениям линейных размеров в нанодиапазоне (1-100 нм) [1]. Наиболее универсальными приборами, в принципе позволяющими проводить такие измерения, являются растровый электронный микроскоп (РЭМ) и атомно-силовой микроскоп (АСМ) [2-3]. Создание специальных, тест-объектов — рельефных структур с аттестованными геометрическими параметрами нанорельефа, позволяет проводить калибровку и РЭМ, и АСМ, превратив их тем самым в средства измерений линейных размеров в нанодиапазоне.
Детальные исследования метрологических характеристик линейных измерений в нанометровом диапазоне показали, что в области размеров менее 70 нм возникают существенные трудности [4]. В этом диапазоне размеров эффективный диаметр электронного зонда РЭМ, радиус острия кантилевера АСМ становятся сопоставимыми с размерами элементов микрорельефа. Это не позволяет использовать простейшие геометрические модели формирования информативных сигналов при взаимодействии электронных и механических зондов с рельефной поверхностью. Так, в частности, на видеосигнале РЭМ становятся, неразличимыми характерные изломы и горизонтальные участки, наличие которых необходимо для использования традиционных методов измерения, базирующихся на простейшей геометрической модели и ограниченных условием малости эффективного диаметра зонда по сравнению с размерами элементов нанорельефа. Кроме того, в этом диапазоне размеров становится значимым изменение со временем аттестованных геометрических параметров рельефных структур при их многократном использовании для калибровки РЭМ. Однако закономерности этого процесса, в частности в условиях так называемого «чистого вакуума» (безмасляная откачка) до настоящего

Рис. 1.13. Общий вид одного из модулей меры МШПС-2.0К.

(а) (б) (в)
Рис. 1.14. Изображения в РЭМ сколов различных ЭМТН с разными высотами и
ширинами выступов.