ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА Российский патент 1998 года по МПК G01B15/00 

Изобретение относится к области сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии, а точнее к устройствам, обеспечивающим градуировку зондов сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ).

Известна тестовая структура [1], представляющая собой основание с расположенными на нем монокристаллическими выступающими микроструктурами. Микроструктуры имеют горизонтальную верхнюю грань и вертикальные боковые грани. Выполнены структуры в виде гофр. Данная структура позволяет градуировать зонды СЗМ для исследования микрообъектов (канавок, выступающих микроструктур) с плоскими вертикальными или имеющими положительный угол наклона стенками. Недостатком структуры является то, что она не позволяет градуировать СЗМ для исследования микрообъектов (канавок, выступающих микроструктур) с отрицательным углом наклона боковых стенок и микроструктур, имеющих боковые поверхности со сложным рельефом. Кроме того, имея плоские боковые стенки, структура не позволяет определить параметры иглы зонда кантилевера, например радиус кривизны острия иглы.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является тестовая структура [2], представляющая собой монокристаллическое кремниевое основание, в котором выполнены канавки с заданными геометрическими размерами (шириной, глубиной и углом наклона боковых стенок). Канавки имеют одинаковые плоские боковые поверхности и выполнены как с положительным, так и с отрицательным углом наклона стенок. Данная тестовая структура позволяет градуировать СЗМ для исследования микрообъектов, имеющих канавки или выступающие на поверхности микроструктуры с плоскими вертикальными или имеющими различный угол наклона стенками. Недостатком тестовой структуры является то, что она не позволяет с высокой точностью градуировать СЗМ для исследования микрообъектов, имеющих сложный рельеф боковых поверхностей. А включающая плоские боковые поверхности канавок тестовая структура не позволяет также определить параметры острия иглы зондов СЗМ.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения параметров иглы зонда кантилевера при сканировании боковых поверхностей микроструктур и обеспечение эффективной градуировки СЗМ для исследования микрообъектов, имеющих боковые поверхности с развитым микрорельефом.

Это достигается тем, что в качестве тестовой структуры для градуировки СЗМ используют тестовую структуру, состоящую из основания и расположенных на нем монокристаллических выступающих микроструктур, имеющих одинаковые противоположные боковые поверхности и горизонтальную верхнюю поверхность. Боковые поверхности микроструктур имеют рельеф с заданными геометрическими параметрами. Если микроструктуры имеют вертикально расположенные боковые поверхности, то их рельеф в перпендикулярном сечении к основанию имеет пилообразную форму с зубцами в виде равнобедренных треугольников. Если боковые поверхности микроструктур образуют с верхней поверхностью угол, отличный от 90^o, то их рельеф в перпендикулярном сечении к основанию имеет пилообразную форму с треугольными зубцами. Выступающие микроструктуры могут быть выполнены в виде гофр (полосок). Выступающие микроструктуры также могут быть выполнены в виде столбиков, расположенных в регулярном порядке. При этом верхняя поверхность столбиков имеет квадратную или прямоугольную форму.

Технический эффект заключается в следующем. Так как микроструктуры выполнены на основании выступающими, имеют горизонтальную верхнюю поверхность и одинаковые противоположные боковые поверхности, имеющие микрорельеф с заданными геометрическими параметрами, это позволяет при сканировании боковых поверхностей микроструктур зондом СЗМ воспроизвести точное изображение их рельефных боковых поверхностей с заданными геометрическими параметрами, тем самым позволяет отградуировать СЗМ для эффективного исследования микрообъектов, имеющих сложный рельеф боковых поверхностей. Наличие горизонтальной верхней поверхности у микроструктур, разделяющей боковые их поверхности, позволяет упростить процесс градуировки СЗМ. Если микроструктуры имеют вертикальные боковые поверхности с микрорельефом пилообразной формы с зубцами в виде равнобедренных треугольников, то при сканировании их боковых поверхностей обеспечивается градуировка СЗМ для эффективного исследования микрообъектов, имеющих вертикальные стенки с микрорельефом (канавки, столбики и т. д. ). Если микроструктуры имеют положительно наклонные боковые поверхности с микрорельефом пилообразной формы с треугольными зубцами, то при сканировании их боковых поверхностей обеспечивается градуировка СЗМ для эффективного исследования микрообъектов, имеющих вертикальные или положительно наклонные боковые поверхности с микрорельефом. Если микроструктуры имеют боковые поверхности с отрицательным углом наклона и микрорельефом пилообразной формы с треугольными зубцами, то при сканировании их боковых поверхностей обеспечивается градуировка СЗМ для эффективного исследования микрообъектов, боковые поверхности которых имеют отрицательный угол наклона. Когда структуры выполнены в виде гофр, это упрощает поиск участка боковой поверхности микроструктуры для начала сканирования ее зондом СЗМ. Когда структуры выполнены в виде столбиков, верхняя поверхность которых имеет квадратную или прямоугольную форму, это позволяет провести градуировку СЗМ за одно сканирование боковой поверхности и углов верхней поверхности микроструктуры. В связи с тем, что боковые поверхности микроструктур имеют микрорельеф в виде треугольников, это позволяет при их сканировании обеспечить определение параметров иглы зонда СЗМ, например позволяет определить радиус кривизны острия иглы зонда. Перечисленные тестовые структуры являются одними из наиболее простых из числа структур, имеющих рельефную боковую поверхность с заданными геометрическими параметрами, которые возможно воспроизводимо изготовить с использованием технологии микроэлектроники (в частности с использованием кремниевой технологии и технологии анизотропного травления монокристаллов).

Тестовые структуры иллюстрируются фиг. 1 - 4).

На фиг. 1 приведено трехмерное изображение тестовой структуры, микроструктуры которой выполнены в виде гофр, имеющие вертикальные боковые поверхности с микрорельефом пилообразной формы с зубцами в виде равнобедренных треугольников.

На фиг. 2 приведено трехмерное изображение тестовой структуры, микроструктуры которой выполнены в виде гофр, имеющие положительно наклоненные боковые поверхности с микрорельефом пилообразной формы с треугольными зубцами.

На фиг. 3 приведено трехмерное изображение тестовой структуры, микроструктуры которой выполнены в виде гофр, имеющие боковые поверхности с отрицательным углом наклона с микрорельефом пилообразной формы с треугольными зубцами.

На фиг. 4 приведено трехмерное изображение тестовой структуры, микроструктуры которой выполнены в виде столбиков, расположенных в шахматном порядке, и имеют вертикальные боковые поверхности с микрорельефом пилообразной формы с зубцами в виде равнобедренных треугольников.

Примеры исполнения тестовой структуры.

Пример 1. Тестовая структура состоит из основания 1 (см. на фиг. 1) и расположенных на нем выступающих монокристлалических микроструктур 2. Микроструктуры выполнены в виде гофр. Они имеют горизонтальную верхнюю поверхность 3 и вертикальные боковые поверхности 4. Боковые поверхности микроструктур имеют рельеф с заданными геометрическими параметрами. Рельеф боковых поверхностей в перпендикулярном сечении к основанию имеет пилообразную форму с зубцами в виде равнобедренных треугольников.

Пример 2. Тестовая структура состоит из основания 1 (см. фиг. 2) и расположенных на нем выступающих монокристаллических микроструктур 2. Микроструктуры выполнены в виде гофр и имеют горизонтальную верхнюю поверхность 3. Боковые поверхности 4 микроструктур образуют с верхней поверхностью тупой угол. Рельеф боковых поверхностей микроструктур имеет пилообразную форму с треугольными зубцами.

Пример 3. Тестовая структура состоит из основания 1 ( см. фиг. 3) и расположенных на нем выступающих монокристаллических микроструктур 2. Микроструктуры выполнены в виде гофр и имеют горизонтальную верхнюю поверхность 3. Боковые поверхности 4 микроструктур образуют с верхней поверхностью острый угол. Рельеф боковых поверхностей микроструктур имеет пилообразную форму с треугольными зубцами.

Пример 4. Тестовая структура состоит из основания 1 ( см. фиг. 4) и расположенных на нем выступающих монокристаллических микроструктур 2 . Микроструктуры выполнены в виде столбиков, расположенных в регулярном порядке. Столбики расположены в шахматном порядке. Столбики имеют горизонтальную верхнюю поверхность 3 и вертикальные боковые поверхности 4. Рельеф боковых поверхностей в перпендикулярном сечении к основанию имеет пилообразную форму с зубцами в виде равнобедренных треугольников.

Источники информации:
1. Патент ЕПВ N 0676614A1, кл. G 01 B 1/00, 1994.

2. Патент США N 5382795, кл G 01 B 7/34, 1995.

Тестовая структура состоит из основания и расположенных на нем выступающих монокристаллических микроструктур с заданными геометрическими параметрами. Микроструктуры имеют горизонтальную верхнюю поверхность. Боковые поверхности микроструктур имеют микрорельеф. Микроструктуры могут иметь вертикальные боковые поверхности, при этом рельеф боковых поверхностей микроструктур в перпендикулярном сечении к основанию имеет пилообразную форму с зубцами в виде равнобедренных треугольников. Если боковые поверхности микроструктур имеют наклон, то рельеф имеет пилообразную форму с треугольными зубцами. Выступающие микроструктуры могут быть выполнены в виде гофров или столбиков, расположенных в регулярном порядке, верхняя поверхность которых имеет квадратную или прямоугольную форму. Тестовая структура обеспечивает определение параметров иглы зонда кантилевера при сканировании боковых поверхностей и эффективную градуировку микроскопа. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Тестовая структура для градуировки сканирующего зондового микроскопа, состоящая из основания и расположенных на нем монокристаллических микроструктур, имеющих одинаковые противоположные боковые поверхности с заданными геометрическими параметрами, отличающаяся тем, что микроструктуры выполнены на основании выступающими, имеют горизонтальную верхнюю поверхность, а боковые поверхности микроструктур имеют микрорельеф. 2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что микроструктуры имеют вертикальные боковые поверхности, а рельеф боковых поверхностей микроструктур в перпендикулярном сечении к основанию имеет пилообразную форму с зубцами в виде равнобедренных треугольников. 3. Структура по п.1, отличающаяся тем, что боковые поверхности микроструктур образуют с верхней поверхностью угол, отличный от 90^o, а рельеф боковых поверхностей в перпендикулярном сечении к основанию имеет пилообразную форму с треугольными зубцами. 4. Структура по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что выступающие микроструктуры выполнены в виде гофр. 5. Структура по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что выступающие микроструктуры выполнены в виде столбиков, расположенных в регулярном порядке, верхняя поверхность которых имеет квадратную или прямоугольную форму.