“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。

　　使shi用yong任ren何he科ke學xue儀yi器qi進jin行xing定ding量liang測ce量liang，都dou需xu要yao比bi想xiang象xiang中zhong更geng加jia謹jin慎shen和he深shen入ru了le解jie。定ding量liang測ce量liang所suo依yi據ju的de物wu理li原yuan理li必bi須xu在zai測ce量liang中zhong得de到dao充chong分fen理li解jie和he說shuo明ming。例li如ru，在zai光guang學xue中zhong
，必bi須xu克ke服fu衍yan射she的de影ying響xiang;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SEMdouhuiyincaozuotiaojianhedianzishoujitexingerchanshengqiteyoudeyiqixiaoying。shijishang，tongguozhezhongceliangfangfa
，womenbingbuzhidaotuxiangzhongbianyuandezhunqueweizhi，gengzhongyaodeshi，buzhidaotashiruhesuiyiqitiaojianerbianhuade。

　　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)。zaochengzhexiejieguodeyingxiangyinsuhenduo
，youqishiyongyujieshisuohuotuxianghuoshujudeceliangsuanfaleixing。yinci

，jiyukuanduceliangdexiaozhunbaohanxuduowuchachengfen，xuyaokaifaheshiyongdianzishu-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。