Способ изготовления меры ширины линий

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам выполнения мер для измерения ширины линий в растровых электронных микроскопах и других средствах измерений манометрового диапазона. Целью изобретения является повышение точности изготовления и уменьшение дискретности меры. Способ заключается в образовании на основании чередующихся слоев. Каждый последующий слой выполняют с меньшей, чем предыдущий длиной. Слои выполняют из золота, никеля, кремния и окиси кремния или других минимально взаимно диффундирующих материалов . Для обеспечения необходимой однородности поверхностей выполняемой ступенчатой структуры сверху наносится дополнительный слой металла (хрома, никеля и т.п.). Боковая поверхность меры шлифуется , полируется и протравливается с обеспечением ее перпендикулярности к граням ступенчатой структуры при минимальном нарушении границ раздела слоев. Ширина линий слоев на боковой поверхности меры аттестуется путем измерения интерференционным методом высоты ступеней на концах меры, равной толщине соответст - ющих слоев. Аналогичная мера может быть выполнена на монокристаллах слоистой структуры с помощью скалывания и травления . 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916202/28 (22) 04.03.91 (46) 30.11,92. Бюл. hL 44 (71) Научно-производственное объединение н Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделееваи (72) Я.М. Цейтлин (56) Смирнов Ю.А., Васичев Б.Н., Скородумова А.А. Тест-объект для растрового электронного микроскопа. ОМП, 1984, гв 2, с. 47, Патент США М 4068381, кл. 6 01 В 3/02, опублик. 1976. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕРЫ ШИРИНЫ ЛИНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам выполнения мер для измерения ширины линий в растровых электронных микроскопах и других средствах измерений нанометрового диапазона. Целью изобретения является повышение точности изготовления и уменьшение дискретности меры, Способ. заключаИзобретение относится к измерительной технике, а именно к способам выполнения мер для измерения ширины линий в электронных микроскопах и других средствах измерений (СИ) нанометрового диапазона.

Основной характеристикой меры является присваиваемое ей значение, точность которого обуславливается точностью метрологической аттестации ширины линий, реализуемых на мере. При использовании меру размещают на столе электронного микроскопа, где вследствие различных коэффициентов эмиссии участков поверхности меры возникает соответствующий контраст, като„„5U„, 1778513 А1 ется в образовании на основании чередующихся слоев. Каждый последующий слой выполняют с меньшей, чем предыдущий длиной. Слои выполняют из золота, никеля, кремния и окиси кремния или других минимально взаимно диффундирующих материалов. Для обеспечения необходимой однородности поверхностей выполняемой ступенчатой структуры сверху наносится дополнительный слой металла {хрома, никеля и т.п.). Боковая поверхность меры шлифуется, полируется и протравливается с обеспечением ее перпендикулярности к граням ступенчатой структуры при минимальном нарушении границ раздела слоев. Ширина линий слоев на боковой поверхности меры аттестуется путем измерения интерференционным методом высоты ступеней на концах меры. равной толщине соответствующих слоев. Аналогичная мера может быть выполнена на монокристаллах слоистой структуры с помощью скалывания и травления, 2 ил.

4 рый фиксируется на экране микроскопа и на «р электронной микрофотограмме. Отношение ц ширины линий на экране или микрофотог° еюй рамме к их действительной ширине на мере определяет действительное увеличение градуируемого электронного микроскопа. Точность значений меры, таким образом. непосредственно опредепяет точность СИ. . а

Известны способы изготовления мер ширины, используемых как тест-объекты для градуировки электронных микроскопов, с латексными сферами и с линейчатыми неоднородностями. Недостатками этих устройств является низкая точность присваиваемых значений диаметров сфер и

1778513 ширины линейчатой неоднородности вследствие погрешности наведения на край этих объектов виэирующей системы при их измерении и аттестации.

Известен также способ изготовления мер ширины, который наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип. Он заключается в нанесении на основание подложки равномерных слоев никеля, равномерных разделительных слоев золота с толщиной 40 — 80 нм, по расстоянию между которыми и определяют действительное значение ширины слоев никеля на боковой поверхности меры (тест-объекта) с помощью полярйзационного микроскопа.

При непосредственном измерении ширины линий проявляется погрешность наведения визира на их край, которая в оптических системах достигает 200 нм и более. Для исключения этой погрешности аттестации ширины линий в известной мере измеряют расстояния между центрами разделяющих слоев золота и полученные значения присваивают ширине линий слоев никеля. Но в этом случае в значения ширины линий меры, кроме инструментальной, вносится методическая погрешность, равная ширине разделяющего слоя

40 — 80 нм. При допустимой погрешности меры 57, ширина линий никеля не должна, быть меньше 0,8 мкм, Таким образом, недостатками известного способа являются низкая точность и большая дискретность изготовляемой меры.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение дискретности меры, Указанная цель достигается тем, что каждый последующий образуемый слой выполняют с меньшей длиной, чем предыдущий так, что концы слоев меры образуют ступенчатую структуру, а аттестацию меры осуществляют по высоте этих ступеней.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что изготовление открытых ступенчатых аттестуемых структур известно в мерах толщины покрытий. Однако введение этих элементов в укаэанной связи с остальными элементами в заявляемом способе изготовления меры другого назначения — меры ширины линий позволяет получить новый эффект, заключающийся в возможности непосредственной аттестации ширины более узких линий по толщине слоев с исключением краевой погрешности наведения.

На фиг. 1 показано исполнение известной линейчатой меры для градуировки сканирующего электронного микроскопа; на

55 фиг. 2 — исполнение предлагаемым способом меры ширины линий для градуировки сканирующего электронного микроскопа и других СИ нанометрового диапазона.

По предлагаемому способу изготовления меры на основание 1 (см, фиг. 2) после.довательно наносят чередующиеся слои 2, 3, 4, 5 меньшей длины. чем предыдущие из золота и никеля, кремния и окиси кремния или других минимально взаимно диффундирующих материалов необходимой контрастности. Для обеспечения однородности поверхностей выполняемой ступенчатой структуры сверху на укаэанные слои наносят дополнительный слой 6 металла толщиной порядка 60 нм (хрома, никеля и т.п.).

Боковую поверхность А меры шлифуют и полируют с обеспечением ее перпендикулярности к граням ступенчатой структуры при минимальном нарушении границ раздела слоев. При необходимости указанная поверхность протравливается соответствующим реактивом. Аналогичная мера может быть выполнена на монокристаляах с сло-. истой ортогональной по плоскостям спайности структурой (например, топаза, фтористого лития и др.) с варизон ной линейчатостью методами скалывания, дополнительного шлифования и полирования.

Аттестация выполненной меры проводится следующим образом. На лазерной интерференционной установке высшей точности (УВТ 56А88 по МИ1950-88) для средств измерений толщин особо тонких покрытий нанометрового диапазона (от 2 до

1000 нм) измеряют значения hi высоты ступеней образованных слоев, значения которых приравниваются ширине контрастных линий между границами этих слоев bi на боковой поверхности меры h12 = Ь1, h23 = Ь2, п34 =ЬЗ, п45 = Ь4„.

Минимальная дискретность ширины линий меры определяется погрешностью УВТ, которая меньше 0,6 нм, При допускаемой погреш ности аттестации меры 5 О мин имальная ширина линий может быть порядка

10 нм. Необходимая ширина площадок ступенчатой структуры определяется размерами оптического "щупа" интерферометра и не превышает 3 мм.

Погрешность аттестации высоты h ступени на УВТ, таким образом, на два порядка меньше погрешности наведения на край объекта в оптической системе. Этим обеспечивается повышенная точность аттестации ширины линий bi меры при исключении погрешности краевого эффекта.

Таким образом, предлагаемое техническое решение в отличиеот прототипа выполняется так, что при аттестации ширины

1778513

Формула изобретения

Способ изготовления меры ширины линий, заключающийся в том, что образуют

11

l0

9 в!

f7

1в

Фиг.1

Составитель Я,Цейтлин

Техред M.Моргентал Корректор П,Гереши

Редактор А.Бер

Заказ 4182 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и Открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгОрод, ул,Гагарина. 101 образуемых равномерных слоев не возникает погрешности краевого эффекта (наведения на край линии), что позволяет повысить по крайней мере на два порядка точность способа изготовления меры ширины линий при меньшей на два порядка дискретности. равномерные слои на основании, производят аттестацию меры и получают меру ширины линий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления

5 и уменьшения дискретности меры, каждый последующий образуемый слой выполняют с меньшей длиной, чем предыдущий, так, что концы слоев меры образуют ступенчатую структуру, а аттестацию меры осущест10 вляют по высоте этих ступеней.