“大部分西安掃描電鏡實驗室對於納米尺寸的準確測量

，要求沒有那麼嚴格
，比如線寬或顆粒大小到底是105nm還是95nm，似乎不太重要，大部分用戶關心統計趨勢而不是某一個值的準確值。但在半導體領域，105nm或95nm的誤差，是不可接受的。這就提出了一個問題，我們如何才能測準?本文討論了SEM成像參數/儀器校準以及電子束-樣品相互作用模型對準確度的影響。”

　　自西安掃描電子顯微鏡(SEM)問世以來
，經曆了巨大的演變，已成為許多科學和工業領域的重要研究工具。高分辨SEM特別適合定性和定量方麵的應用1，尤其是納米技術和納米製造。備注1：SEM定量方麵應用主要是在半導體行業的測量或計量。

西安蔡司西安掃描電鏡

　　在第一張SEM圖像被記錄之前，人們最先提出的問題之一很可能是："......這個東西到底有多寬?"

　　在過去的幾年裏，這個問題的答案精度有了很大的提高，特別是如今CD-SEM已被用作半導體加工生產線上的主要測量工具，用於監控生產過程。半導體生產的明確需求推動了SEM設備及其功能的快速發展。在過去20年左右的時間裏，通過半導體行業大量的研發資金投入
，SEM儀器製造商極大地提高了這些儀器的性能。所有用戶都能從這些投資中受益匪淺，尤其是在使用SEM進行定量測量時。但是，這些數據到底有多好或者多準確?

　　SEM 計量/測量

　　有人曾經說過："如果我想得到準確的尺寸
，我就把被測樣品交給SEM操作員。如前所述
，SEM是一種儀器，人們常常想當然地認為它是正確的，所產生的任何測量值也是正確的。在過去的幾年裏，SEM的測量精度有了極大的提高
，CD-SEM也已經成為半導體加工生產線上監控製造過程的主要工具之一。但是，事實還是會被掩蓋
，我們必須小心謹慎。

　　shiyongrenhekexueyiqijinxingdingliangceliang，douxuyaobixiangxiangzhonggengjiajinshenheshenrulejie。dingliangceliangsuoyijudewuliyuanlibixuzaiceliangzhongdedaochongfenlijieheshuoming。liru
，zaiguangxuezhong
，bixukefuyanshedeyingxiang;在掃描探針顯微鏡中，必須考慮掃描探針針尖的形狀;在SEM中
，必須考慮測量信號的產生、電子束參數、樣品充電以及電子束與試樣的相互作用。如果不仔細檢查就認為一切正常

，很容易得出錯誤的數據。

　　如今，使用SEM進行的測量主要有三種，尤其是在半導體製造領域。如圖5所示，最簡單的是間距(或位移)測量
，第二種是結構寬度(臨界尺寸或線寬測量)。不久之後
，第三種測量方式也將成為主流，即輪廓正三維(3D)測量(Orji 2011)。不過，由於三維或輪廓計量學仍處於發展階段
，因此本文不對其進行討論。

　　間距測量

　　如ru果guo我wo們men將jiang兩liang條tiao線xian分fen開kai一yi定ding的de距ju離li，那na麼me測ce量liang第di一yi條tiao線xian的de前qian緣yuan到dao第di二er條tiao線xian的de前qian緣yuan的de距ju離li就jiu定ding義yi了le間jian距ju或huo位wei移yi。間jian距ju測ce量liang中zhong的de一yi些xie係xi統tong誤wu差cha(由於振動、電子束相互作用效應等)在兩個前緣上都是相同的;這些誤差，包括試樣與電子束相互作用的影響，被認為是可以忽略的(Jensen，1980;Postek，1994)。因(yin)此(ci)，與(yu)邊(bian)緣(yuan)相(xiang)關(guan)的(de)誤(wu)差(cha)有(you)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)不(bu)在(zai)用(yong)於(yu)計(ji)算(suan)間(jian)距(ju)的(de)等(deng)式(shi)中(zhong)。成(cheng)功(gong)測(ce)量(liang)的(de)主(zhu)要(yao)標(biao)準(zhun)是(shi)測(ce)量(liang)的(de)兩(liang)條(tiao)邊(bian)緣(yuan)必(bi)須(xu)在(zai)所(suo)有(you)方(fang)麵(mian)都(dou)相(xiang)似(si)。

　　平均多條線可以最大程度地減少校準樣本中邊緣效應造成的影響。使用精確的間距標準可以輕鬆完成SEM放大校準。RM8820有許多間距結構可用於此過程;可根據要求提供計算間距的軟件程序(Postek，2010 )。

　　寬度測量

　　任何納米結構
、納(na)米(mi)粒(li)子(zi)或(huo)半(ban)導(dao)體(ti)線(xian)路(lu)的(de)寬(kuan)度(du)測(ce)量(liang)都(dou)很(hen)複(fu)雜(za)，因(yin)為(wei)上(shang)述(shu)的(de)許(xu)多(duo)係(xi)統(tong)誤(wu)差(cha)現(xian)在(zai)都(dou)是(shi)相(xiang)加(jia)的(de)。因(yin)此(ci)
，在(zai)測(ce)量(liang)中(zhong)還(hai)包(bao)括(kuo)來(lai)自(zi)兩(liang)個(ge)邊(bian)緣(yuan)的(de)邊(bian)緣(yuan)檢(jian)測(ce)誤(wu)差(cha)。SEM的放大倍率不應校準為寬度測量值。寬度測量會將這些誤差加在一起，導致測量不確定性增加。

　　此外，由於電子束-樣品的相互作用效應不同
，這些誤差也因樣品而異。使測量更加複雜的是，每台SEM都(dou)會(hui)因(yin)操(cao)作(zuo)條(tiao)件(jian)和(he)電(dian)子(zi)收(shou)集(ji)特(te)性(xing)而(er)產(chan)生(sheng)其(qi)特(te)有(you)的(de)儀(yi)器(qi)效(xiao)應(ying)。實(shi)際(ji)上(shang)，通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)
，我(wo)們(men)並(bing)不(bu)知(zhi)道(dao)圖(tu)像(xiang)中(zhong)邊(bian)緣(yuan)的(de)準(zhun)確(que)位(wei)置(zhi)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)
，不(bu)知(zhi)道(dao)它(ta)是(shi)如(ru)何(he)隨(sui)儀(yi)器(qi)條(tiao)件(jian)而(er)變(bian)化(hua)的(de)。

　　上文提到的實驗室間研究也證明
，參與者報告的200 nm名義線寬的寬度測量值有的偏大了60%之多(Postek
，1993)。造(zao)成(cheng)這(zhe)些(xie)結(jie)果(guo)的(de)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)很(hen)多(duo)，尤(you)其(qi)是(shi)用(yong)於(yu)解(jie)釋(shi)所(suo)獲(huo)圖(tu)像(xiang)或(huo)數(shu)據(ju)的(de)測(ce)量(liang)算(suan)法(fa)類(lei)型(xing)。因(yin)此(ci)，基(ji)於(yu)寬(kuan)度(du)測(ce)量(liang)的(de)校(xiao)準(zhun)包(bao)含(han)許(xu)多(duo)誤(wu)差(cha)成(cheng)分(fen)
，需(xu)要(yao)開(kai)發(fa)和(he)使(shi)用(yong)電(dian)子(zi)束(shu)-試樣相互作用模型。

　　總結

　　校準良好的現代CD-SEM儀器能夠進行極高分辨率和高度精確的測量。由於對SEM進行了許多改進，可以使用適當的校準樣本以較高的置信度精確校準放大倍率(或刻度)。測量精度一般可以達到或優於0.2nm (1σ)，在半導體生產等許多應用中，這樣的高精度已經足夠。