https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=553639
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Основы нанометрии
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Реферат по дисциплине «Метрология, стандартизация и спецификация» на тему: «Основы нанометрии»
3. Меры малой длины и стандартные образцы нанорельефа поверхности
. Концепция метрологического обеспечения нанометрии
Создание новой техники, наукоемких технологий и новых материалов, обеспечивающих коренные сдвиги в структуре и техническом уровне производства, во многом определяется уровнем метрологического обеспечения измерений. Одна из наиболее интенсивно развивающихся наукоемких отраслей промышленности - электронная, особенно микроэлектроника. Эволюционному процессу развития микроэлектроники свойственно непрерывное последовательное уменьшение геометрических размеров элементов и структур микросхем, обусловленное потребностями повышения степени интеграции и быстродействия. Для традиционных изделий микроэлектроники наметился этап перехода к структурам, имеющим на внешней поверхности рельефные элементы субмикронных размеров. Сегодня технология микроэлектроники превращается в нанотехнологию, т. е. технологию, где необходимо применение техники нанометровых измерений - нанометрии.
Линейные измерения на субмикро- и нанометровом уровнях играют важную роль в разработке принципиально новых технических решений при создании микроэлектронных приборов и микросистемной техники различного назначения. Например, в микроэлектронике при производстве интегральных схем (БИС, СБИС, СВЧ-транзисторов и т. д.) исключительно важное значение имеют измерения геометрических размеров элементов трехмерной топологии базовых структур (периода, ширины линии, высоты профиля, положения и качества краев), составляющих десятые доли микрометра и соизмеримых с длиной волны видимого света.
Достижение предельных возможностей в нанометрии связано с использованием высокоразрешающих методов сканирующей зондовой микроскопии: растровой оптической, растровой электронной, сканирующей туннельной и атомно-силовой в сочетании с лазерной интерферометрией и фазометрией.
Основная проблема измерений длины в указанном диапазоне связана с недостаточно исследованными соотношениями между объектом измерений и его изображением в измерительных микроскопах, работающих на различных физических принципах. Регистрируемое изображение неадекватно реальному профилю измеряемого элемента рельефа поверхности объекта. Эта проблема имеет фундаментальный характер и усугубляется сложной природой взаимодействия инструмента с объектом измерений, их сильным взаимным влиянием. Объекты таких размеров не имеют строгой геометрической границы, и необходимо учитывать физические свойства объекта и специфику выбранных методов измерений длины в нанометровом диапазоне. В связи с этим особую важность приобретает физическая модель взаимодействия средств измерений с создаваемыми объектами и интерпретация в рамках этой модели результатов измерений с привлечением методов математического моделирования, обеспечивающих уменьшение систематической погрешности измерений линейных размеров, связанных с локализацией края измеряемого элемента.
Особенность нанотехнологии состоит в том, что необходим независимый контроль прецизионного перемещения и взаимного расположения измерительного зонда и объекта, а также фиксация положения объекта с погрешностью 0,1 нм, что соответствует локальности метода сканирующей зондовой микроскопии. Это, в свою очередь, требует создания суперпрецизионных систем нанопозиционирования как зонда, так и объекта и разработки высокоточных средств измерений их линейно-угловых перемещений в реальном масштабе времени с погрешностью менее 1 нм. Кроме того, для контроля нанотехнологии сверхточной обработки поверхностей микрообъектов необходимы бесконтактные быстродействующие средства измерений шероховатости и формы поверхности с нанометровой погрешностью.
Важная роль в решении проблемы обеспечения единства и достижения требуемой точности линейных измерений в микро- и нанометровом диапазонах принадлежит специальным «тест-объектам», аттестованным в качестве эталонных мер малой длины и стандартных образцов с размерами структурных элементов 10-3000 нм, служащих для калибровки и аттестации контрольно-измерительного и технологического оборудования нового поколения. Технология создания мер и стандартных образцов в диапазоне 10 -9 - 10 -5 м должна обеспечивать заданную топологию поверхности, стабильные и воспроизводимые параметры геометрической структуры и отвечать требованиям их применения в различных средствах измерений малых длин.
Возрастающие требования к точности измерений линейных размеров, разнообразие свойств материалов и геометрической структуры, увеличение числа элементов в единице объема приводят к значительному росту числа измерений и необходимости создания высокопроизводительных автоматизированных средств. Согласно предъявляемым требованиям погрешности рабочих средств измерений длины в диапазоне 0,1-10 мкм составляют 1-10 нм, что соизмеримо с погрешностью Государственного первичного эталона единицы длины (ГЭТ 2-85).
Указанные проблемы нанометрии предполагают решение следующих важнейших задач:
Тип средства измеренийДиапазон измерений, мкмПогрешность измерений, мкмМикроскопы оптические телевизионные Фотоэлектрические растровые 2-40 0,8-100 0,3-500,15-0,8 0,05-0,3 0,03-0,1Микроскопы электронные растровые просвечивающие 0,1-100 0,001-10 0,02-0,1 0,0005-0,03Микроскопы сканирующие зондовые: туннельные атомно-силовые 0,002-50 0,001-0,01Лазерные дифрактометры0,25-500,01-0,1Лазерные эллипсометры0,005-100,002-0,01Лазерные измерители перемещений0,001-100000,0005-0,05Меры малой длины: Периодические ширины линии высоты ступени специальные 0,2-10 0,1-3,0 0,01-1000 0,3-20,0 0,001-0,01 0,015-0,03 0,001-0,01 0,001-0,01
Важная роль в решении проблемы обеспечения единства измерений и достижения требуемой точности линейных измерений принадлежит специальным мерам малой длины и стандартным образцам нанорельфа атомно-гладких поверхностей с размерами структурных элементов 10-3000 нм - эталонам сравнения, обеспечивающим передачу размера единицы длины в микро - и нанометровом диапазонах.
Все известные в настоящее время меры малой длины (от микрометров до десятых долей микрометра) имеют периодическую (шаговую) структуру с аттестованным периодом (шагом) по принятым международным стандартам с использованием явлений интерференции или дифракции света. Обычно период таких структур определяется в долях длины волны излучения стабилизированного He-Ne-лазера.
Параметры мер длины нанометрового диапазона приведены в табл. 2. Такие меры позволяют провести калибровку высокоточных средств измерений, предназначенных для определения длины малых отрезков между двумя эквивалентными сторонами исследуемой шаговой структуры, но не позволяют выполнить измерение ширины линии (длины отрезка между противоположными сторонами одного элемента структуры). В то же время практика линейных измерений в нанометровом диапазоне требует для калибровки сканирующих зондовых микроскопов создания мер малой длины, выполненных в виде рельефной шаговой структуры с заданными шириной, высотой (глубиной) и формой профиля. Именно такие меры малой длины - материальные носители размера - необходимы не только для самой калибровки перечисленных зондовых микроскопов, но и для подтверждения достоверности результатов измерения ширины элемента реального объекта, изображение которого регистрируется в микроскопе.
Таблица 2. Параметры мер длины нанометрового диапазона
МераАттестуемый параметрМетод аттестацииАттестуемый размер, нмGH-Au-4 (Россия)ПериодДифракция277,7 + 0,3HJ-1000 (Япония)ПериодДифракция240+1SRM-2090 (США)ШагИнтерференция250 ±1BCR-97A/G-7 (Германия)ШагИнтерференция399+3Рельефные Прямоугольные структуры (Россия)Ширин линииЭллипсометрия98,9 ± 0,4 150,7 + 0,3 369,7 ± 0,8 434,7 ± 0,8
В НИСТ (США) реализуется специальная программа по созданию и аттестации мер малых длин и стандартных образцов нанорельефа поверхности. Созданы и аттестованы меры ширины линии и периода на фотошаблонах. Меры представляют собой набор штрихов, вытравленных в слое хрома на кварцевой подложке. Диапазоны ширины линий и периода составляют 0,25-32 и 0,5-50 мкм соответственно. Стандартная неопределенность результатов измерений ширины линий (периода) не превышает 37 нм (10 нм). Проводятся разработки по созданию меры ширины линии на монокристаллическом кремнии (диэлектрике с атомно-гладкими поверхностями) и аттестации ее по количеству атомных плоскостей в каждом направлении. Сравнение данных измерений этой меры различными методами РЭМ, СЭМ с измерениями ширины по электрическому сопротивлению таких структур показало, что неопределенность результатов измерений не превышает 20 нм.
4. Концепция метрологического обеспечения нанометрии
Обеспечение единства линейных измерений в нанометровом диапазоне - основа нанометрии - базируется на комплексном подходе, включающем создание Государственного специального эталона единицы длины в диапазоне 10 -10 - 3 ∙ 10 -6 м, способов и средств передачи размера единицы высокоточным рабочим средствам измерений.
Значительный парк средств измерений длины в микро- и нанометровом диапазонах, а также интенсивное развитие нанометрии в ведущих странах мира предопределяют необходимость развития работ по созданию системы метрологического обеспечения измерений длины в нанометровом диапазоне и увеличение диапазона Государственного первичного эталона единицы длины (ГЭТ 2-85) вплоть до 10 -10 м.
Известно, что основой системы метрологического обеспечения линейных измерений является структура передачи размера единицы длины от Государственного эталона единицы длины рабочим средствам измерений, регламентированная соответствующей поверочной схемой. Практическая реализация структуры передачи размера единицы длины в нанометровом диапазоне зависит от наличия соответствующих эталонных средств измерений на каждой ступени передачи.
Государственный специальный эталон единицы длины в диапазоне 10 -9 - 5∙10 -6 м должен представлять собой интерференционный компаратор на основе атомно-силового микроскопа, обеспечивающий трехмерные измерения линейных размеров со стандартной неопределенностью 0,1 нм.
Воспроизведение и передача размера единицы длины в нанометровом диапазоне в соответствии с определением метра должны осуществляться интерференционным методом с применением длины волны высокостабилизи-рованного He-Ne-лазера. В качестве устройств передачи размера единицы длины по координатам (X, Y, Z) необходимо использовать: а) эталонные лазерные интерферометры, обеспечивающие измерения малых линейных перемещений в реальном масштабе времени в диапазоне 10 -9 -3∙10 -6 м со стандартной неопределенностью не более 0,5-1 нм; б) специальные периодические (шаговые) меры и стандартные образцы нанорельефа поверхности - эталоны сравнения. В состав вторичных эталонов в области малых длин должен быть включен комплекс эталонных измерительных интерференционных установок для передачи размера единицы длины всей совокупности типоразмеров мер малой длины, определяемой международной метрологической практикой и результатами международных сличений.
Для обеспечения единства измерений в нанометрии в НИЦПВ создан и аттестован комплекс эталонных средств измерений, включающий:
эталонный компаратор на основе растрового электронного микроскопа с разрешением 5-8 нм и стандартные образцы (ГСО 5819-91 и ГСО 6261-93), предназначенные для передачи размера единицы длины в диапазоне 0,05-50 мкм с расширенной неопределенностью 5-20 нм;
эталонную интерференционную установку на основе атомно-силового микроскопа и лазерных интерферометров, предназначенную для аттестации трехмерной топографии мер длины в диапазоне 10 -9 - 3 ∙ 10 -6 м со стандартной неопределенностью менее 1 нм.
комплект специальных периодических мер и стандартных образцов нанорельефа поверхности, предназначенный для передачи размера единицы длины в диапазоне Ю -8 - 5 ∙ 10 -5 м со стандартным отклонением 1-5 нм.
Высокие метрологические характеристики созданных эталонных средств измерений подтверждаются результатами международных сличений в области нанометрии. Создание системы метрологического обеспечения нанометрии позволит обеспечить высокую достоверность и единство измерений, повысить качество, надежность и конкурентоспособность отечественной продукции с выходом на мировой рынок.
Нанометрия, это одна из наиболее интенсивно развивающихся наукоемких отраслей промышленности.
Достижение предельных возможностей в нанометрии связано с использованием высокоразрешающих методов сканирующей зондовой микроскопии: растровой оптической, растровой электронной, сканирующей туннельной и атомно-силовой в сочетании с лазерной интерферометрией и фазометрией.
В Международной программе развития микроэлектроники до 2014 г. сформулированы требования к точности измерения размеров элементов СБИС, в том числе критических размеров с проектными нормами от 115 нм (2002 г.) до 22 нм (2014 г.). Реализация этой программы требует разработки новых методов и высокоточных средств измерений длины в нанометровом диапазоне и создания метрологического обеспечения нанометрии.
1. Календин В.В. Нанометрия: проблемы и решения. // Автометрия. 2004. Т.40. № 2. -С.20-36.
. Тодуа П.А. и др. Метрологическое обеспечение измерений длины в микрометровом и нанометровом диапазоне и их внедрение в в микроэлектронику и нанотехнологию. Микросистемная техника.- 2008.- № 1. - С.38-44. - № 2. - С 24-39. - №3. - С. 25-32.
3. Богданович О. В., Желкобаев Ж., Календин В. В. и др. Измерение малых длин на основе растрового электронного микроскопа //Измер. техника. - 1985. - № 11. - С. 31.
. Баканава Е. С, Календин В. В., Невзорова Л. Н., Щитов Н. Н. Штриховые меры для калибровки растровых электронных и оптических микроскопов // Изв. АН СССР. Сер. физ. 48. - 1984.- № 12. - С. 23-39.
. Календин В. В., Козлитин Л. И., Никитин Ф. В., Сретенский В. И. Метрологическое обеспечение измерений сверхмалых размеров с использованием теоретических моделей, мер и природных констант // Измер. техника. - 1996. - № 11. - С. 15.
6. Облант Ж.М. Метрология: проблема наномасштаба, Мир стандартов.- 2007. - №5(16).- С. 22-26.
Похожие работы на - Основы нанометрии Реферат. Другое.
Пример Заполнения Бланка Итогового Сочинения
Дипломная работа по теме Менеджер: личность и профессионал
День Знаний Сочинение 3
Список Произведений Для Сочинения 2022 2022
Курсовая работа: Правовые основы политики украинизации 20-х годов ХХ столетия
Дипломная работа по теме Расчет календарно-плановых нормативов и технико-экономическое обоснование гибкого автоматизированного участка механической обработки деталей
Реферат По Технологии 6 Класс Для Девочек
Реферат: Экзаменационные билеты математическое моделирование экономических систем осенний семестр 2000 года
Реферат: Маркетинговая деятельность. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Формирование промышленной политики региона на основе инновационной активности
Курсовая работа по теме Технология послеуборочной обработки и хранения зерна
Дипломная работа по теме Учет и анализ товаров в ООО 'Снежок'
Реферат: Раушен. Скачать бесплатно и без регистрации
Административно-правовая организация службы судебных приставов РФ
Реферат: Определение сметной стоимости строительства магистрального газопровода
Реферат: Основные методы зоопсихологии и сравнительной психологии
Курсовая работа: Организация как открытая динамическая система
Курсовая работа по теме Производственная программа ресторана на 120 мест с организацией воскресного бранча
Курсовая работа по теме Расчет и оптимизация электрической цепи
Понятие Команда И Командообразование Реферат
Контрольная работа: Метод Монте-Карло
Реферат: Адміністративно-правовий статус громадянина
Реферат: Освоение целинных и залежных земель 1954-1956