ВПЛИВ НІТРАТНИХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ У РІДИННІЙ КОМІРЦІ АТОМНО-СИЛОВОЇ МІКРОСКОПІЇ НА ТОЧНІСТЬ ВИМІРЮВАННЯ МІКРОРЕЛЬЄФУ МІКРОЕЛЕКТРОННИХ КОМПОНЕНТІВ

Анотація

У практиці сканувальної мікроскопії все частіше необхідно проводити вимірювання нанорельєфу металізованих зразків у рідких середовищах, де вибір провідного розчину для комірки напряму впливає на стабільність зворотного зв’язку, рівень шуму та коректність реконструкції висот. При цьому відомо, що в рідинах, точність вимірювання методом атомно-силової мікроскопії (АСМ) визначається балансом між товщиною подвійного електричного шару, гідродинамічним демпфуванням кантилевера та можливими локальними електрохімічними процесами. Проте, вплив саме нітратних сольових розчинів на метрологію вимірювань металевих плівок на оптичному склі описано фрагментарно. В роботі проводиться кількісна оцінка впливу концентрації нітратних електролітів у рідинній комірці АСМ на відтворюваність та коректність вимірювань мікрорельєфу досліджуваних поверхонь. Запропоновані практичні рекомендації щодо вибору середовища, режимів сканування та калібрування. Серії експериментів із розчинами KNO₃/NaNO₃ показали, що підвищення іонної сили зменшує товщину подвійного шару та стабілізує контакт зонда, але одночасно посилює в’язке демпфування і спектральну щільність шуму, що погіршує відтворення дрібних просторових деталей. Оптимальним виявився інтервал невисоких концентрацій, у якому досягається найкращий компроміс між стабільністю зворотного зв’язку та мінімальною похибкою реконструкції профілю поверхні. Показано, що вихід за межі цих концентрацій призводить до зростання невизначеності вимірювань через гідродинамічні та електрохімічні артефакти. Показано, що електронно-променева модифікація металевих плівок знижує кількість нанодефектів і забезпечує сталість оцінок шорсткості в часі навіть за механічних збурень, тоді як немодифіковані зразки демонструють суттєве погіршення метрологічних показників. Отже доведено, що концентрація нітратного електроліту є критичним параметром точності АСМ у рідині. Рекомендовано проводити дослідження з використанням АСМ в області малої іонної сили, стабілізувати температуру й силу натиску, застосовувавши еталони висоти та корекцію за провідністю розчину. Зроблено висновок, що поверхнева електронно-променева модифікація зразків підвищує відтворюваність і достовірність оцінок мікрорельєфу, що важливо для контролю якості мікроелектронних компонентів.