膜厚标准样片定值计量技术规范.docx

湖北省计量技术规范×××X××××氧化层膜厚标准样片校准规范OxideFiImThicknessStandardSampIeCalibrationSpecification（报批稿）× × × X实施×××X发布XXXXXXXX发布××××-××××氧化层膜厚标准样片校准规范Oxide FiIm Thickness Standard Samp Ie Calibrat ionSpecificaion主要起草单位：中国船舶集团第七。九研究所主要起草单位：中国船舶集团第七。九研究所本规程主要起草人：罗锦晖（中国船舶集团第七。九研究所）薄涛（中国船舶集团第七。九研究所）熊碱（中国船舶集团第七。九研究所）张骋（中国船舶集团第七。九研究所）T超（中国船舶集团第七。九研究所）郑锋（中国船舶集团第七O九研究所）目录引言II2引用文件13术语和计量单位13.1 膜厚标准样片13.2 标准样片13.3 薄膜厚度14概述141J占I14.2用途15 计量特性26 26.1 环境条件26.2 测量标准及其他设备27 校项目和校准方37.1 校准项目37.2 校准方法38校准结果表达39校准周期4附录A5附录B10附录C11引言本规范的编制依据JJFlO71-2010国家计量校准规范编写规则、JJF1001-2011通用计量术语及定义、JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示编制。氧化层膜厚标准样片校准规范1范围本规范规定了厚度在IOnmTOOOnm之间的氧化层膜厚标准样片的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：20213060-T-604纳米几何量标准样板测试方法GB/T39516-2020微纳米标准样板（几何量）凡是注日期的引用文件，仅注口期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用本规范。3术语和计量单位JJFl005界定的下列术语和定义适用于本规范。3.1 膜厚标准样片filmthicknessstandardsample具有膜厚特征结构的，可用于微纳米几何量测量的标准样片。3.2 标准样片standardsample又称标准样板，具有典型特征的，提供一个或多个标准值的实物样片。3.3 薄膜厚度filmthickness由基底表面和生长层薄膜表面所确定的厚度量值。注：膜厚示意图见图1所示。生长层薄膜I丁罂%基底图1膜厚示意图4概述4.1 原理膜厚标准样片（以下简称标准样片）是针对集成电路工艺参数测量设备，通过复现集成电路关键尺寸量值，通过椭偏仪进行测量，在实际工作状态下对椭偏仪完成校准。4.2 用途标准样片是具备一个或多个典型值的专用标准样品，通过校准后主要用于椭偏仪的校准、实验室比对和能力验证等。5计量特性5.1标准样片厚度的测量范围厚度的测量范围为IOnm1000nm05.2标准样片的厚度标称值标准样片的厚度为离散值，具体值依据标准样片的型号而定。标准样片的计量特性见下表。表1标准样片计量特性厚度标称值最大允许误差IOnm士Inm20nm士Inm50nmi2nm100nm±3nm200nm±6nm5OOnm士15nm100Onm÷30nm注：标准样片的标准值和测量不确定度以最终校准结果赋值为准。5.3标准样片应具备的参数及性能要求5.3.1标准样片膜厚实际值与标称值的最大允许偏差应在±20%以内。5.3.2标准样片膜厚的年稳定性应在2%以内。注：以上技术指标不做合格性判别，仅提供参考。6校准条件6.1 环境条件环境条件及其要求如下：a）环境温度：（20土3）；b）相对湿度：40%65%;6.2 测量标准及其他设备测量用标准设备应经过法定计量技术机构检定或校准，满足校准使用要求，并在有效期内。a）X射线衍射仪：1）最大功率：3kW；最大管压：60kV；最大管流：60mA；2）测角仪：扫描方式为。/29,角度重现性为±0.0001。b）计量型椭偏仪：1）膜层厚度：0.1nm50m,不确定度1%；2）光谱范围190nm2100nm07校准项目和校准方法7.1 校准项目标准样片的校准项目见表2。表2校准项目一览表序号校准项目校准方法条款i7.2.17.2 校准方法7.2.1 膜厚a）采用如图2所示方式将标准样片安放在X射线衍射仪载物台上，X射线衍射仪在测量标准样片时，光源发出出射光以一定入射角度打在被测样片表面上发生反射至探测器，根据反射光偏振态的变化及入射角反推被测样片结构。b）给标准样片膜厚参数校准时，测量仪器的波长范围193nm1700nm连续可调，光谱分辨率为0.5nm,光束直径Imm,光束发散角O.O5。，测量速度每个波长ls2s0在测量时均匀地选取标准样片5处进行测量，测量值的平均值即为膜厚L,见公式：10ZLi1.=-58校准结果表达校准结果通过校准证书反映，校准证书应至少包括以下信息:a）标题，如“校准证书”;b）实验室名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识；g）进行校准的日期；h）对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；i）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；j）校准环境的描述；k）校准结果及其测量不确定度的说明；1）如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对校准过程中被校对象的设置和操作进行说明；m）对校准规范的偏离的说明；n）校准证书和校准报告签发人的签名或等效标识；0）校准结果仅对被校对象有效的声明；未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。9校准周期校准时间间隔可由用户根据需要自定。相邻两次校准时间间隔内，被校准标准样片的计量性能变化应在实际需求允许的范围内。建议校准时间间隔为1年。附录A膜厚标准样片校准不确定度评定A.1引言标准样片校准的项目为膜厚，需进行测量不确定度评定。本附录以膜厚的IOnm及200nm的测量不确定度评定为例，说明膜厚标准样片校准的测量不确定度评定的程序。A.2不确定度评定(IOnm)A.2.1测量模型膜厚的校准采用直接测量的方法，X射线衍射仪以一定角度的入射角入射到被测样片表面上发生反射，己知被测样片结构对入射X射线分解的分量的反射、透射系数不同，致使反射X射线偏振态改变，根据反射X射线波长及入射角计算被测样片厚度，该值即为标准样片膜厚3,见公式(A.1):Y=U(A.1)式中：U标准样片膜厚3的测量值，nm；A.2.2测量不确定度来源a)X射线衍射仪测量膜厚的误差；b)X射线衍射仪测量膜厚的重复性；C)标准样片各处膜厚的不均匀性；d)标准样片的稳定性。A.2.3不确定度评定X射线衍射仪测量膜厚的误差引入的不确定度分量Bl：对于标准样片IOnm点，X射线衍射仪测量膜厚的误差为IOPm。按B类评定，视为均匀分布,k=g，wbi = 5.77pmb)X射线衍射仪测量膜厚的重复性引入的不确定度分量0：在相同条件下，测量标准样片的同一膜厚值10次。测量结果数据如下:膜厚(IOnm)重复性数据记录次数12345测量值(nm)10.66710.52310.69810.55710.449次数678910测量值(nm)10.63810.48210.61610.58810.600实验标准偏差sn(x)=j=79.7Pm校准结果由10次重复测量的平均值得到，则由测量膜厚的重复性引入的不确定度分量UAI=S(X)=25.2Pmc)标准样片各处膜厚的不均匀性引入的不确定度分量A2:在相同条件下，均匀测量标准样片5处区域。测量结果数据如下：位置12345膜厚测量值(nm)10.65310.55510.62710.56410.548膜厚均匀性数据记录-君2=47.4Pm实验标准偏差%(x)=W校准结果由5次重复测量的平均值得到，则有膜厚的不均匀性引入的不确定度分量%=()=羽=21.2Pm<1)标准样片的稳定性引入的不确定度分量43：在相同条件下，每隔一个月测量标准样片膜厚共6次。测量结果数据如下:膜厚均匀性数据记录位置12345膜厚平均值(nm)203.463203.312203.334203.659203.552位置6膜厚平均值(nm)203.566R实验标准偏差sn(x)=-=27.7Pm校准结果由6次重复测量的平均值得到，则有测量膜厚的重复性引入的不确定度分a/S(X)_量AJ=S(X)=11.3pmA.2.4合成标准不确定度依由于各分量互不相关，因此合成标准不确定度：Wc=i2÷wAi2=35.14pmA.2.5扩展不确定度取包含因子A=2,U=k×uc=0.07zmA.3不确定度评定(20Onm)A.3.1测量模型膜厚的校准采用直接测量的方法，X射线衍射仪以一定角度的入射角入射到被测样片表面上发生反射，己知被测样片结构对入射X射线分解的分量的反射、透射系数不同，致使反射X射线偏振态改变，根据反射X射线波长及入射角计算被测样片厚度，该值即为标准样片膜厚,见公式(A.1):Y=U(A.l)式中:U标准样片膜厚6的测量值，nm；A.3.2测量不确定度来源a)X射线衍射仪测量膜厚的误差；b)X射线衍射仪测量膜厚的重复性；C)标准样片各处膜厚的不均匀性；d)标准样片的稳定性。A.3.3不确定度评定Bl X射线衍射仪测量膜厚的误差引入的不确定度分量对于标准样片200nm点，X射线衍射仪测量膜厚的误差为20pm。按B类评定，视为均匀分布，kl=y/3»wbi=11.5pmd)X射线衍射仪测量膜厚的重复性引入的不确定度分量。：在相同条件下，测量标准样片的同一膜厚值10次。测量结果数据如下：膜厚(20Onm)重复性数据记录次数12345测量值(nm)203.400203.267203.487203.409203.459次数678910测量值(nm)203.498203.378203.473203.471203.492IlOl(,-)2实验标准偏差Sfl(x)=Aj-=71.9pmYH-I校