Погрешность передачи размера единицы длины – метра в нанометровом диапазоне измерений при использовании наноизмерительной машины
https://doi.org/10.29235/1561-8358-2022-67-1-86-93
Аннотация
Приводится описание принципа измерения линейных размеров с помощью наноизмерительной машины (NMM), реализующей абсолютный интерферометрический метод измерения по трем координатным осям в диапазоне 25X25X5 мм3. Выявлены источники неисключенной систематической погрешности измерений, которые условно разделены на факторы, связанные с методикой измерения длины с помощью интерферометра и факторы, определяемые конструктивными и технологическими особенностями наноизмерительной машины. Установлены статистические оценки результата измерений и рассчитана погрешность передачи размера единицы – длины метра в нанометровом диапазоне измерений. Полученные результаты позволяют утверждать, что наноизмерительная машина – уникальное средство измерения, позволяющее проводить измерения миллиметровых размеров с нанометровой точностью. Полученные результаты могут быть использованы для метрологической оценки мер высоты ступени и ширины шага, при калибровке средств измерений в нанометровом диапазоне, мер шероховатости в большом диапазоне при калибровке профилометров и контурографов, а также шаблонов и объект-микрометров для измерительных микроскопов высокой точности.
Об авторах
А. А. Багдюн
Белорусский государственный институт метрологии
Беларусь
Беларусь
Багдюн Александр Андреевич – ведущий инженер по метрологии – исследователь производственно-исследовательского отдела измерений геометрических величин
Старовиленский тракт, 93, 220053, Минск
В. Л. Соломахо
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Беларусь
Соломахо Владимир Леонтьевич – доктор технических наук, профессор
пр. Независимости, 65, 220213, Минск
Список литературы
1. 100-nm-pitch standard characterization for metrology applications / M. Tortonese [et al.] // Proc. SPIE 4689, Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVI (16 July 2002). – Santa Clara, 2002. https://doi.org/10.1117/12.473495
2. A metrological scanning force microscope used for coating thickness and other topographical measurements / M. Bienias [et al.] // Appl. Phys. A. – 1998. – Vol. 66, № 7. – S837–S842. https://doi.org/10.1007/s003390051252
3. Metrological large range scanning probe microscope / Gaoliang Dai [et al.] // Rev. Sci. Instruments. – 2004. – Vol. 75, № 4. – P. 962–969. https://doi.org/10.1063/1.1651638
4. Accurate dimensional metrology with atomic force microscopy / R. Dixson [et al.] // Proc. SPIE. 3998. – 2000. – P. 362–368. https://doi.org/10.1117/12.386492
5. Picotto, G. A sample scanning system with nanometric accuracy for quantitative SPM measurements / G. Picotto, Marco Pisani // Ultramicroscopy. – 2001. – Vol. 86. – P. 247–254. https://doi.org/10.1016/S0304-3991(00)00112-1
6. Haycocks, J. Traceable calibration of transfer standards for scanning probe microscopy / J. Haycocks, K. Jackson // Precision Engineering. – 2005. – Vol. 29, № 2. – P. 168–175. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2004.06.002
7. Meli, F. Long-range AFM profiler used for accurate pitch measurements / F. Meli, R. Thalmann // Measurement Science and Technology. – 1998. – Vol. 9. – P. 1087–1092. https://doi.org/10.1088/0957-0233/9/7/014
8. Haessler-Grohne, W. An electron optical metrology system for pattern placement measurements / W. HaesslerGrohne, H. Bosse // Measurement Science and Technology. – 1998. – Vol. 9. – P. 1120–1128. https://doi.org/10.1088/0957-0233/9/7/020
9. Advances in traceable nanometrology at the National Physical Laboratory / R. K. Leach [et al.] // Nanotechnology. – 2001. – Vol. 12, № 1. – R1. https://doi.org/10.1088/0957-4484/12/1/201
10. Calibration of step heights and roughness measurements with atomic force microscopes / J. Garnæs [et al.] // Precision Engineering. – 2003. – Vol. 27. – P. 91–98. https://doi.org/10.1016/S0141-6359(02)00184-8
11. Uncertainty in pitch measurements of one-dimensional grating standards using a nanometrological atomic force microscope / I. Misumi [et al.] // Measurement Science and Technology. – 2003. – Vol. 14. – P. 463–471. https://doi.org/10.1088/0957-0233/14/4/309
12. Submicrometre-pitch intercomparison between optical diffraction, scanning electron microscope and atomic force microscope / I. Misumi [et al.] // Measurement Science and Technology. – 2003. – Vol. 14. – P. 2065–2074. https://doi.org/10.1088/0957-0233/14/12/004
13. Characterization of a 100-nm 1D pitch standard by metrological SEM and SFM / W. Haessler-Grohne [et al.] // SPIE Advanced Lithography. – 2004. https://doi.org/10.1117/12.536285
14. Lateral metrology using scanning probe microscopes, 2D pitch standards and image processing / J.F. Jørgensen, C.P. Jensen, J. Garnaes // Appl. Phys. A. – 1998. – Vol. 66. – P. S847–S852. https://doi.org/10.1007/S003390051254
15. Leach, R. Abbe Error/Offset / R. Leach // CIRP Encyclopedia of Production Engineering / eds. L. Laperrière, G. Reinhart. – Springer, 2014. https://doi.org/10.1007/978-3-642-35950-7_16793-1
16. Decker, J. E. Uncertainty evaluation for the measurement of gauge blocks by optical interferometry / J.E. Decker, J. R. Pekelsky // Metrologia. – 1997. – Vol. 34. – P. 479–493. https://doi.org/10.1088/0026-1394/34/6/4
17. Accurate and traceable calibration of two-dimensional gratings / G. Dai [et al.] // Measurement Science and Technology. – 2007. – Vol. 18. – P. 415–421. https://doi.org/10.1088/0957-0233/18/2/S13
18. Edĺen, B. The Refractive Index of Air / B. Edĺen // Metrologia. – 1966. – Vol. 2. – P. 71–80. https://doi.org/10.1088/0026-1394/2/2/002
19. Jones, F.E. The Refractivity of Air / F.E. Jones // Journal of Research of the National Bureau of Standards. – 1981. – Vol. 86, №1. – P. 27–32. https://doi.org/10.6028/JRES.086.002
20. Schmidt, I. Beiträge zur Verringerung der Positionierunsicherheit in der Nanopositionier und Nanomessmaschine / I. Schmidt. – Ilmenau University of Technology, 2009. – 25 p.
Рецензия
Просмотров: 652
Послать статью по эл. почте 
