扫描电镜纳米尺度测量的标准化研究

　　1 纳米尺度测量概况

　　纳米测量既是纳米科技中的一个重要的组成部分，又是保证纳米科技发展的重要手段。目前在应用较广的芯片制造领域，多数芯片制造商采用0.25微米线宽的工艺，部分已能生产0.18微米到0.13微米的产品。随着极限尺寸的不断缩小，目前已降至几百纳米的数量级，使得制造过程中的允许公差也相应减小，对测量范围和精度的要求也不断提高[1]。

　　一个测量结果有两个值：一个是“测得值”，另一个是测得值的“不确定度”[2]。目前，所谓的“纳米测量”有三类：测得值属于纳米范围，不确定度也属于纳米范围;不确定度属于纳米范围，而测得值不属于纳米范围;测得值属于纳米范围，没有不确定度量值。

　　纳米测量仪器一般需要具备下列条件：(1)有足够的可靠性;(2)有足够的重复性;(3)能充分的显示被测量值;(4)有检测仪器的有证标准物质;(5)能充分显示有证标准物质的量值;(6)有检测仪器的标准;(7)经合法机构检测合格并出具证书。纳米测量方法一般需要具备下列条件：(1)有满足纳米测量需要的有证标准物质;(2)找出所有产生测量不确定度的因素;(3)建立消除或减小各种不确定度的方法;(4)建立科学合理的测量操作程序;(5)评定各项测量不确定度;(6)合成评定总不确定度;(7)制定测量方法的标准;(8)标准由合法机构批准发布[3]。

　　2 扫描电镜在纳米尺度测量中的应用

　　纳米级几何量的测量是纳米科技中遇到的最多、最急需解决的测量难题。如前所述，纳米测量虽然有多种原理和仪器，然而，只有显微镜适合测量纳米级几何量。直至今日，在众多的显微镜中，扫描电镜的测量技术已比较成熟。扫描电镜的优势有：(1)扫描电镜也可以直接观测很厚的样品;(2)分辨率足够高，测量范围较大。目前，使用最广的常规钨灯丝扫描电镜分辨本领已达1.5nm～2.5nm，场发射扫描电镜目前的分辨率最高可达0.6nm甚至0.4nm，足以用来测量纳米量级的物体，并已广泛用于分析、表征纳米材料和生物大分子的微结构，在纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管等新型纳米材料的表征和最终确定中发挥着无可替代的作用。扫描电镜的测量范围最大可达几个毫米，在分析表征微细形态结构的同时，还可以观察物体大范围的整体特征;(3)适用样品范围广;(4)扫描电镜成像速度快，容易寻找长度标记，受电器漂移的影响小;(5)扫描电镜比较成熟，图像稳定性好;(6)仪器普及度高。特别指出的是，我国是一个大约拥有近千台、每台价值数百万元的微束分析仪器大国，扫描电镜在许多科研和生产单位都有着广泛的应用，仪器的普及度很高。