GB/T 42659-2023表面化學(xué)分析掃描探針顯微術(shù)采用掃描探針顯微鏡測(cè)定幾何量：測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)

ICS7104040

CCSG.04.

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T42659—2023/ISO119522019

:

表面化學(xué)分析掃描探針顯微術(shù)

采用掃描探針顯微鏡測(cè)定幾何量

:

測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)

Surfacechemicalanalysis—Scanningprobemicroscopy—Determinationof

eometricuantitiesusinSPMCalibrationofmeasurinsstems

gqg:gy

ISO119522019IDT

(:,)

2023-08-06發(fā)布2024-03-01實(shí)施

國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

GB/T42659—2023/ISO119522019

:

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅳ

范圍

1………………………1

規(guī)范性引用文件

2…………………………1

術(shù)語(yǔ)和定義

3………………1

符號(hào)

4………………………2

的特性

5SPM………………3

的組成

5.1SPM…………………………3

的計(jì)量學(xué)分類

5.2SPM…………………4

結(jié)構(gòu)框圖

5.3SPM………………………5

校準(zhǔn)時(shí)間間隔

5.4………………………6

測(cè)量系統(tǒng)特性的初步研究

6………………6

待研究的儀器特性及影響因素通則

6.1………………6

測(cè)量系統(tǒng)干預(yù)后的等待時(shí)間如儀器安裝內(nèi)在效應(yīng)操作執(zhí)行預(yù)熱針尖樣品更換等

6.2(、、、、)……7

外部影響

6.3……………8

小結(jié)

6.4…………………8

掃描軸的校準(zhǔn)

7……………9

通則

7.1…………………9

測(cè)量標(biāo)樣

7.2……………9

xy掃描器的x和y掃描軸偏差xtzytz

7.3(,)………10

x和y軸CxCy以及垂直度?xy的校準(zhǔn)與偏差xtxytyywx的測(cè)定

7.4(,)()(,,)…12

z軸Cz?xz?yz的校準(zhǔn)及偏差ztzzwxzwy的測(cè)定

7.5、、、、…………19

用于可選擴(kuò)展校準(zhǔn)的三維測(cè)量標(biāo)樣

7.6………………26

校準(zhǔn)結(jié)果的報(bào)告

8…………………………29

通則

8.1…………………29

使用的設(shè)備

8.2…………………………30

關(guān)于環(huán)境條件的說明

8.3………………30

初步研究根據(jù)第章

8.4(6)……………30

校準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)樣掃描范圍和掃描速度的詳細(xì)信息根據(jù)第章

8.5———、(7)…………30

附加聲明

8.6……………30

測(cè)量不確定度

9……………31

通則

9.1…………………31

垂直被測(cè)量高度和深度

9.2()…………31

Ⅰ

GB/T42659—2023/ISO119522019

:

結(jié)果的報(bào)告報(bào)告格式

10()………………31

附錄資料性形貌圖像中干擾影響相互疊加的示例

A()………………33

附錄資料性聲音檢測(cè)隔音罩的影響

B():……………34

附錄資料性隔音罩測(cè)量箱的隔熱效果

C()/…………36

附錄資料性記錄形貌圖像中污染物的處理

D()………37

附錄資料性臺(tái)階高度測(cè)定直方圖法和方法的比較

E():ISO5436-1………………38

附錄規(guī)范性橫向被測(cè)量間距位置直徑的測(cè)量不確定度

F()(、、)……40

橫向被測(cè)量

F.1…………………………40

間距的測(cè)量模型

F.2……………………40

參考文獻(xiàn)

……………………44

Ⅱ

GB/T42659—2023/ISO119522019

:

前言

本文件按照標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第部分標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件等同采用表面化學(xué)分析掃描探針顯微術(shù)采用掃描探針顯微鏡測(cè)定幾

ISO11952:2019《

何量測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)

:》。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任

。。

本文件由全國(guó)微束分析標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口

(SAC/TC38)。

本文件起草單位中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院西安交通大學(xué)

:、、。

本文件主要起草人李偉蔡瀟雨李適楊樹明程碧瑤魏佳斯高思田

:、、、、、、。

Ⅲ

GB/T42659—2023/ISO119522019

:

引言

半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)微型化的進(jìn)步伴隨著納米技術(shù)在工業(yè)制造過程中多種不同應(yīng)用的迅速發(fā)展需要

,,

在微米和亞微米范圍內(nèi)進(jìn)行可靠和可比較的定量尺寸測(cè)量[9]目前常常需要達(dá)到納米級(jí)甚至更高分

。,

辨的測(cè)量能力而傳統(tǒng)的光學(xué)觸針式測(cè)量方法或者坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到這種分辨水平

。、。

因此掃描探針顯微鏡越來(lái)越多地被用作定量測(cè)量工具其應(yīng)用范圍已不再局限于研

,(SPM)。

發(fā)而是涵蓋了工業(yè)生產(chǎn)與檢測(cè)

,。

對(duì)于這類測(cè)量?jī)x器需制定標(biāo)準(zhǔn)化的校準(zhǔn)程序例如已經(jīng)建立的觸針式儀器校準(zhǔn)程序見

,,(

對(duì)進(jìn)行有效可靠的校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)樣的特性在程序性文件中記錄并

GB/T33523.701—2017)。SPM,

且在校準(zhǔn)中作為依據(jù)見圖同時(shí)有明確的校準(zhǔn)步驟

(1)。,。

只有滿足圖的前提條件才能對(duì)幾何量進(jìn)行可溯源的測(cè)量

1,。

注本文件的目的是利用經(jīng)過校準(zhǔn)的可溯源測(cè)量標(biāo)樣對(duì)用戶的進(jìn)行校準(zhǔn)

:SPM。

圖1SPM的溯源鏈

是以逐點(diǎn)掃描方式工作的測(cè)量裝置它使用一個(gè)尖端足夠尖銳的探針通過利用局域物理相

SPM,,

互作用如量子隧道效應(yīng)原子或分子間作用力或電磁波近場(chǎng)模式來(lái)描繪被測(cè)物體的表面探針與被

(,,)。

測(cè)物體在平面以下稱為xy平面內(nèi)按特定的方式[10]相對(duì)移動(dòng)與此同時(shí)采集相互作用的信號(hào)并可

(-),,

用以控制探針與被測(cè)物體之間的距離在本文件中信號(hào)特指用來(lái)測(cè)定形貌的信號(hào)以下稱為z

。,(“

信號(hào)

”)。

本文件涵蓋了為滿足幾何量測(cè)量所需的對(duì)設(shè)備特性的必要檢驗(yàn)以及對(duì)運(yùn)動(dòng)軸xyz的校

SPM,(、、)

準(zhǔn)[11]即通過測(cè)量可溯源的橫向臺(tái)階高度和三維測(cè)量標(biāo)樣實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)度單位的溯源見圖

,、(2)。

本文件目的在于最高等級(jí)的坐標(biāo)軸校準(zhǔn)因此主要用于高穩(wěn)定性的一般工業(yè)使用可能僅需

,SPM。

Ⅳ

GB/T42659—2023/ISO119522019

:

要略低等級(jí)的校準(zhǔn)

。

標(biāo)引序號(hào)說明

:

用于檢驗(yàn)的測(cè)量標(biāo)樣

1———;

平面度

1a———;

探針形狀

1b———;

用于校準(zhǔn)的測(cè)量標(biāo)樣

2———;

一維橫向和二維橫向

2a———;

臺(tái)階高度

2b———;

用標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)測(cè)量標(biāo)樣進(jìn)行校準(zhǔn)經(jīng)認(rèn)證的校準(zhǔn)測(cè)量值及其不確定度

3———(,)。

圖2用測(cè)試樣品和標(biāo)樣檢驗(yàn)校準(zhǔn)SPM

Ⅴ

GB/T42659—2023/ISO119522019

:

表面化學(xué)分析掃描探針顯微術(shù)

采用掃描探針顯微鏡測(cè)定幾何量

:

測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)

1范圍

本文件描述了用于最高等級(jí)幾何量測(cè)量的掃描探針顯微鏡掃描軸的表征和校準(zhǔn)方法適用

(SPM),

于提供進(jìn)一步校準(zhǔn)的測(cè)量系統(tǒng)而不適用于校準(zhǔn)等級(jí)需求較低的一般工業(yè)應(yīng)用

,。

本文件旨在

:

通過對(duì)長(zhǎng)度單位溯源提高幾何量測(cè)量結(jié)果的可比性

———,SPM;

明確校準(zhǔn)程序及驗(yàn)收條件的最低要求

———;

確認(rèn)被校準(zhǔn)儀器的能力賦予儀器校準(zhǔn)能力所屬的類別

———(“”);

規(guī)定校準(zhǔn)的范圍測(cè)量及環(huán)境條件測(cè)量范圍時(shí)間穩(wěn)定性通用性

———(、、、);

根據(jù)提供模型來(lái)計(jì)算測(cè)量中簡(jiǎn)單幾何量的不確定度

———ISO/IECGuide98-3,SPM;

規(guī)定報(bào)告結(jié)果的要求

———。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款其中注日期的引用文

。,

件僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改單適用于

,;,()

本文件

。

表面化學(xué)分析掃描探針顯微術(shù)漂移速率測(cè)定

ISO11039(Surfacechemicalanalysis—Scan-

ning-probemicroscopy—Measurementofdriftrate)

表