计量型扫描电镜位移系统振动分析及优化设计
发布时间：2021-11-19 02:55
计量型扫描电子显微镜（M-SEM,计量电镜）是一种准确测量纳米结构尺寸的分析设备,通过扫描电子显微镜（SEM,扫描电镜）与先进的微纳位移台和激光干涉仪联用,可以实现微纳米尺度的长度测量。在计量电镜中,微纳位移台是关键部件之一,由于其承载被测样品,在作快速往复式扫描运动的过程中,会产生振动且惯性较大难以精确地实现扫描。因此,想要得到精确的测量尺寸,必须拥有性能良好的微纳位移台。文中所涉及计量电镜,微纳位移台包括机械位移台和柔性铰链位移台两部分。为提高计量电镜位移台稳定性以及测量精度,依据机械位移台工况建立模型,运用有限元方法对其进行静力及模态分析,获取机械位移台振动参数;在模态分析基础上对机械位移台进行谐响应分析,获取外界激励频率与位移台上平面应力、应变、变形以及加速度之间关系;并且通过仿真得出了机械位移台最佳载重位置以及材料属性对其频率影响规律。结果显示,机械位移台静刚度为6.634×105 N/mm;水平X、Z两运动方向耦合比分别为15.22%和17.63%;通过上平面振动参数频率响应曲线,得出危险频率为7750 Hz左右,即第8阶固有模态下的频率。为减小柔性铰链位移台耦合振动,建立...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扫描电子显微镜工作原理
EM，用于在集成电路晶圆和掩膜上测量结构尺寸、形状和位置，并对标准样品进行校准，见图2[14]。计量电镜配备场发射电子枪，空间分辨率超过1nm，样品腔内可放置200mm晶片或者掩模板；位移台采用步进电机进行驱动，最小步进距离为1.24nm，行程100mm×100mm；激光干涉仪采用差动式平面激光干涉仪，输出分辨力38pm。图3所示[14]为ReferenceMetrologySEM样品腔内部结构以及样品台上标准反射镜的布置。目前NIST完成了以SRM-484为代表的微米和亚微米级的标准样品标定，但是对10nm标准线宽的测量和标定方法还处于研究阶段。图2NIST标准计量扫描电子显微镜装置Fig.2StandardM-SEMdevicedevelopedbyNIST
第1章绪论-5-图3Reference型计量扫描电子显微镜样品腔内部结构Fig.3InternalstructureofsamplecavityofReferenceM-SEM德国标准技术研究院（PTB）[16-18]为满足光刻掩膜以及掩膜板的图案位置测量需要，研制了一种电子光学计量系统（EOMS），如图4所示[18]。该装置由低压扫描电子显微镜、真空腔和x-y坐标位移台组成，并结合激光干涉仪，同步测量位移台位移和样品二次电子或背散射电子信号来测量待测样品长度。真空腔尺寸为1000mm×900mm×300mm；位移台尺寸为300mm×300mm×100mm，承载重量最高可达25kg，采用摩擦轮驱动，步进为40nm，行程为300mm；三轴激光干涉仪测量位移的分辨率为0.6nm。目前该系统的扫描电子显微镜装置已更新为ZeissULTRA型号SEM。从其位移台的最小步进距离为40nm判断，该系统必须研制更小步距的位移台，才能适应未来10nm芯片结构的测量研究工作需求。图4PTB研制的电子光学计量系统Fig.4TheelectroopticalmetrologysystemdevelopedbyPTB相比于美国和德国，国内开展计量型扫描电镜装置的研究相对较晚。在十二五期间[19]，国家计量科学研究院高思田联合中科院电工所在ZEISSULTRA55场发射电镜上开展了利用计量电镜对微米尺度的标准样品进行计量的研究工作，并搭建了
本文编号：3504139
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扫描电子显微镜工作原理
EM，用于在集成电路晶圆和掩膜上测量结构尺寸、形状和位置，并对标准样品进行校准，见图2[14]。计量电镜配备场发射电子枪，空间分辨率超过1nm，样品腔内可放置200mm晶片或者掩模板；位移台采用步进电机进行驱动，最小步进距离为1.24nm，行程100mm×100mm；激光干涉仪采用差动式平面激光干涉仪，输出分辨力38pm。图3所示[14]为ReferenceMetrologySEM样品腔内部结构以及样品台上标准反射镜的布置。目前NIST完成了以SRM-484为代表的微米和亚微米级的标准样品标定，但是对10nm标准线宽的测量和标定方法还处于研究阶段。图2NIST标准计量扫描电子显微镜装置Fig.2StandardM-SEMdevicedevelopedbyNIST
第1章绪论-5-图3Reference型计量扫描电子显微镜样品腔内部结构Fig.3InternalstructureofsamplecavityofReferenceM-SEM德国标准技术研究院（PTB）[16-18]为满足光刻掩膜以及掩膜板的图案位置测量需要，研制了一种电子光学计量系统（EOMS），如图4所示[18]。该装置由低压扫描电子显微镜、真空腔和x-y坐标位移台组成，并结合激光干涉仪，同步测量位移台位移和样品二次电子或背散射电子信号来测量待测样品长度。真空腔尺寸为1000mm×900mm×300mm；位移台尺寸为300mm×300mm×100mm，承载重量最高可达25kg，采用摩擦轮驱动，步进为40nm，行程为300mm；三轴激光干涉仪测量位移的分辨率为0.6nm。目前该系统的扫描电子显微镜装置已更新为ZeissULTRA型号SEM。从其位移台的最小步进距离为40nm判断，该系统必须研制更小步距的位移台，才能适应未来10nm芯片结构的测量研究工作需求。图4PTB研制的电子光学计量系统Fig.4TheelectroopticalmetrologysystemdevelopedbyPTB相比于美国和德国，国内开展计量型扫描电镜装置的研究相对较晚。在十二五期间[19]，国家计量科学研究院高思田联合中科院电工所在ZEISSULTRA55场发射电镜上开展了利用计量电镜对微米尺度的标准样品进行计量的研究工作，并搭建了
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