ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
стандарт
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
|
ГОСТ Р
8.628-2007
|
Государственная
система обеспечения единства
измерений
МЕРЫ
РЕЛЬЕФНЫЕ НАНОМЕТРОВОГО
ДИАПАЗОНА ИЗ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО
КРЕМНИЯ
Требования
к геометрическим формам, линейным
размерам и выбору материала для изготовления
|
Москва
Стандартинформ
2011
|
Предисловие
Цели и принципы
стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. №
184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных
стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р
1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский
центр по изучению свойств поверхности и вакуума», Федеральным государственным
учреждением «Российский научный центр «Курчатовский институт», Государственным
образовательным учреждением высшего профессионального образования «Московский
физико-технический институт (государственный университет)»
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 441 «Наукоемкие
технологии» Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по
техническому регулированию и метрологии от 21 мая 2007 г. № 96-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 ИЗДАНИЕ (декабрь 2010 г.) с Изменением № 1, утвержденным в ноябре 2010
г. (ИУС 2-2011)
Информация
об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном
указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно
издаваемых указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены)
или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано
в ежемесячно издаваемом указателе «Национальные стандарты». Соответствующая
информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе
общего пользования - на официальном сайте национального Федерального
агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Содержание
1
Область применения
2
Нормативные ссылки
3 Термины и
определения
4
Геометрические формы и линейные размеры элементов рельефа
5 Требования
к материалу для изготовления рельефной меры
Приложение А
(справочное) Технологический процесс изготовления рельефной меры с
использованием анизотропного травления
Библиография
|
Введение
Для проведения
линейных измерений в диапазоне от 10-9 до 10-6 м
используют растровые электронные или сканирующие зондовые атомно-силовые
измерительные микроскопы (далее - микроскопы). Для их поверки и калибровки
применяют материальные носители единицы длины (далее - меры), размеры элементов
которых определяют, используя стабилизированное по частоте лазерное излучение.
Длину волны лазерного излучения поверяют с помощью эталона длины.
На практике в
качестве мер применяют рельефные меры нанометрового диапазона (далее -
рельефные меры), представляющие собой пластину из монокристаллического кремния,
на поверхности которой сформированы элементы рельефа определенной
геометрической формы с размерами основных элементов не более 10-6 м.
В основе
технологического процесса создания рельефных мер лежит использование
анизотропного травления монокристаллического кремния: скорость травления в
направлении одной из кристаллографических плоскостей в кристаллической
структуре кремния в несколько тысяч раз превышает скорость травления в
направлении другой кристаллографической плоскости. Угол между
кристаллографическими плоскостями определен кристаллической структурой кремния.
В результате формируются пространственные геометрические фигуры с известным
углом наклона между боковыми стенками и основаниями. Ориентацию рабочей
поверхности пластины, на которой формируются элементы рельефа, определяют
рентгеновским дифракционным методом по методике, установленной в ГОСТ
19658-81.
Настоящий
стандарт устанавливает требования к геометрическим формам и линейным размерам,
а также к выбору материала для изготовления рельефных мер нанометрового
диапазона из монокристаллического кремния. Рельефные меры могут быть
изготовлены с трапецеидальным профилем элементов рельефа. Методика их поверки
установлена в ГОСТ
Р 8.629-2007, а применение для целей поверки микроскопов установлено:
- для растровых
электронных измерительных микроскопов - в ГОСТ
Р 8.631-2007;
- для
сканирующих зондовых атомно-силовых измерительных микроскопов - в ГОСТ
Р 8.630-2007.
(Измененная
редакция, Изм. № 1).
ГОСТ
Р 8.628-2007
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственная система обеспечения
единства измерений
МЕРЫ РЕЛЬЕФНЫЕ НАНОМЕТРОВОГО
ДИАПАЗОНА ИЗ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
Требования к геометрическим формам, линейным
размерам и выбору материала для
изготовления
State system for ensuring the
uniformity of measurements. Single-crystal silicon nanometer range relief
measures.
Requirements for geometrical shapes, linear sizes and manufacturing material
selection
|
Дата введения - 2008-02-01
1 Область применения
Настоящий
стандарт устанавливает требования к геометрическим формам и линейным размерам,
а также к выбору материала для изготовления рельефных мер нанометрового
диапазона из монокристаллического кремния (далее - рельефные меры) для
диапазона линейных измерений от 10-9 до 10-6м.
Настоящий
стандарт распространяется на рельефные меры, предназначенные для проведения
всех видов поверок растровых электронных микроскопов по ГОСТ
Р 8.631 и сканирующих зондовых атомно-силовых микроскопов по ГОСТ
Р 8.630 при проведении государственного метрологического контроля
(надзора), а также на рельефные меры, используемые при калибровке указанных
типов микроскопов.
(Измененная
редакция, Изм. № 1).
2 Нормативные ссылки
В настоящем
стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ
Р 8.629-2007 Государственная система обеспечения единства измерений. Меры
рельефные нанометрового диапазона с трапецеидальным профилем элементов.
Методика поверки
ГОСТ
Р 8.630-2007 Государственная система обеспечения единства измерений.
Микроскопы сканирующие зондовые атомно-силовые измерительные. Методика поверки
ГОСТ
Р 8.631-2007 Государственная система обеспечения единства измерений.
Микроскопы электронные растровые. Методика поверки
ГОСТ
19658-81 Кремний монокристаллический в слитках. Технические условия
Примечание -
При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных
стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте
Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети
Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные
стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по
соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным
в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании
настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным)
стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором
дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3 Термины и определения
В настоящем
стандарте применены термины по РМГ 29 [1], а также следующие термины с
соответствующими определениями.
3.1 рельеф
поверхности (твердого тела): Поверхность твердого тела, отклонения которой
от идеальной плоскости обусловлены естественными причинами или специальной
обработкой.
3.2 элемент
рельефа (поверхности): Пространственно локализованная часть рельефа
поверхности.
3.3 одиночный
элемент рельефа (поверхности): Элемент рельефа, место расположения которого
на поверхности исключает влияние других элементов на результаты измерения
параметров данного элемента.
3.4 элемент
рельефа в форме выступа (выступ): Элемент рельефа, расположенный выше
прилегающих к нему областей.
3.5 элемент
рельефа в форме канавки (канавка): Элемент рельефа, расположенный между
двумя выступами.
3.6 элемент
рельефа в форме ступеньки (ступенька): Элемент рельефа, образованный двумя
параллельными полуплоскостями и плоской стенкой, соединяющей параллельные
границы этих полуплоскостей.
3.7 элемент
рельефа в форме линии (линия): Элемент рельефа, линейная длина которого в направлении,
перпендикулярном к плоскости минимального по площади сечения, значительно
превышает остальные линейные размеры.
Примечание -
Линия может представлять собой как выступ, так и канавку.
3.8 геометрическая
форма элемента рельефа: Геометрическая фигура, наиболее адекватно
аппроксимирующая форму минимального по площади сечения элемента рельефа.
Пример - Трапецеидальный выступ, представляющий собой
элемент рельефа поверхности, геометрическая форма минимального по площади
сечения которого наиболее адекватно аппроксимируется трапецией.
3.9 мера
(физической) величины: Средство измерений, предназначенное для
воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких
заданных размеров, значения которых выражены в узаконенных единицах и известны
с необходимой точностью [1].
3.10 рельефная
мера: Средство измерений длины, представляющее собой твердый объект,
линейные размеры элементов рельефа которого установлены с необходимой
точностью.
Примечание -
Рельефная мера может быть изготовлена с помощью средств микро- и нанотехнологии
или представлять собой специально обработанный объект естественного
происхождения.
3.11 рельефная
мера нанометрового диапазона: Мера, содержащая элементы рельефа, линейный
размер хотя бы одного из которых менее 10-6 м.
3.12 шаговая
структура (рельефа поверхности): Совокупность повторяющихся в определенном
направлении элементов рельефа одинаковой геометрической формы.
Примечание -
Обычно число повторяющихся элементов в шаговых структурах более 5.
3.13 ширина
элемента рельефа поверхности: Величина отрезка, характеризующая длину
верхнего (нижнего) основания геометрического профиля элемента рельефа
поверхности.
(Измененная
редакция, Изм. № 1).
4 Геометрические формы и линейные
размеры элементов рельефа
4 1 На рабочей
поверхности пластины область, занятая рельефной мерой, представляет собой
квадрат со стороной не более 10 мм.
4.2 Рельеф
поверхности рельефной меры представляет собой совокупность одиночных элементов
рельефа (выступов, линий, ступенек) и одной или нескольких шаговых структур,
вспомогательных линий и маркерных знаков. Площадь поверхности, занимаемая
указанной совокупностью элементов рельефа, - не более 1 мм2.
Схематические
изображения наиболее часто используемых элементов рельефа поверхности рельефной
меры приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Типовые элементы рельефа
рельефной меры
4.3 Конкретную
геометрическую форму элементов рельефа рельефной меры выбирают в соответствии с
методиками поверки растровых электронных измерительных микроскопов по ГОСТ
Р 8.631 и зондовых сканирующих атомно-силовыхмикроскопов по ГОСТ
Р 8.630.
4.4 Линейные
размеры элементов рельефа выбирают из следующих диапазонов значений для:
- ширины линий
(верхние основания выступов) - от 5×10-9
до 8×10-7 м;
- высоты
элементов рельефа - от 1×10-7
до 8×10-7 м;
- шага
периодически повторяющихся структур - от 1×10-6
до 3×10-6 м.
4.3, 4.4 (Измененная
редакция, Изм. № 1).
5 Требования к материалу для изготовления
рельефной меры
5.1 Рельефную
меру изготавливают из пластин монокристаллического кремния марок ЭКЭФ и ЭКДБ с
удельным электрическим сопротивлением не менее 1 Ом×м по ГОСТ 19658.
5.2 Рабочая
поверхность пластины, на которой формируют элементы рельефа, должна быть
параллельна кристаллографической плоскости с индексами Миллера (100).
Ориентацию кристаллографической плоскости определяют по ГОСТ 19658.
Допускаемое отклонение от параллельности рабочей поверхности и
кристаллографической плоскости (100) не должно превышать 1°.
5.3 Для
формирования элементов рельефа на поверхности используют метод жидкостного
анизотропного травления раствором щелочи. Геометрическую структуру
технологической защиты, концентрацию раствора щелочи и продолжительность
процесса травления определяют, исходя из размеров элементов рельефа,
установленных в требованиях к средствам поверки растровых электронных
измерительных микроскопов по ГОСТ
Р 8.631 и сканирующих зондовых атомно-силовых микроскопов по ГОСТ
Р 8.630.
Основные этапы
технологического процесса изготовления рельефной меры приведены в приложении А.
(Измененная
редакция, Изм. № 1).
Приложение А
(справочное)
Технологический процесс изготовления
рельефной меры с использованием
анизотропного травления
Основные этапы
технологического процесса изготовления рельефной меры приведены на рисунке А.1.
а - исходная пластина
монокристаллического кремния с ориентацией поверхности (100),
б - пластина с нанесенной технологической защитой (маской); в -
пластина после анизотропного травления,
h - глубина травления; г - пластина после
удаления технологической защиты с элементами рельефа
Рисунок А.1
Примечание -
Поверхности пластин представляют собой кремневую структуру, покрытую диоксидом
кремния, образовавшегося в процессе взаимодействия кремния с окружающей средой.
Библиография
[1] РМГ 29-99
Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные
термины и определения
Ключевые слова: длина, рельефные меры нанометрового
диапазона, монокристаллический кремний, размеры, формы, материал, растровые
электронные измерительные микроскопы, зондовые сканирующие атомно-силовые
измерительные микроскопы