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

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

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