(高清版)GBT 39516-2020 微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板（幾何量）

J42中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板（幾何量）國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會ⅠGB／T39516—2020前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4型式與基本參數(shù) 4.2基本參數(shù) 5.2性能參數(shù)要求 6檢查條件 7檢查方法 7.2微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù) 7.3微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù) 7.4納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù) 7.5納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù) 8標(biāo)志、運(yùn)輸及儲存 8.4產(chǎn)品合格證 圖1線間隔示意圖 圖2臺階高度示意圖 圖3薄膜厚度定義示意圖 圖4線寬示意圖 圖5微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖 圖6微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖 圖7納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖 圖8納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖 圖9線間隔偏差有效測量區(qū)域選擇示意圖 圖10線邊緣粗糙度考核位置示意圖 ⅡGB／T39516—2020圖11線邊緣粗糙度示意圖 圖12均勻性測量示意圖 圖13臺階高度測量示意圖 圖14臺階區(qū)域均勻性測量時測量線選取示意圖 圖15薄膜厚度偏差考核示意圖 圖16線寬偏差測量區(qū)域選擇示意圖 圖17線寬均勻性測量位置選擇示意圖 表1微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求 表2微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求 表3納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求 表4納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求 ⅢGB／T39516—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國量具量儀標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC132)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所、成都工具研究所有限公司、廣西壯族自治區(qū)計量檢測研究院、中國計量科學(xué)研究院、上海市計量測試技術(shù)研究院、中國計量大學(xué)、珠海市怡信測量科技有限公司。1GB／T39516—2020微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板（幾何量）本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板（幾何量）的術(shù)語和定義、型式與基本參數(shù)、要求、檢查條件、檢查方本標(biāo)準(zhǔn)適用于線間隔為的微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板、臺階高度為的納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是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。GB/T17163—2008幾何量測量器具術(shù)語基本術(shù)語GB/T25915.1—2010潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境第1部分：空氣潔凈度等級3術(shù)語和定義GB/T17163—2008界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板幾何量）具有微納米級線間隔、臺階高度、薄膜厚度、線寬幾何特征結(jié)構(gòu)的，可用于微納米測量的標(biāo)準(zhǔn)樣板。3.2線間隔的周期性刻線。以相鄰?fù)瑐?cè)周期性刻線邊緣之間的距離或相鄰周期性刻線幾何結(jié)構(gòu)中心之間的距離表征刻線間隔。注：線間隔示意圖見圖1所示。圖1線間隔示意圖3.3臺階高度具有微納米級準(zhǔn)確度和均勻性的臺階或溝槽。2GB／T39516—2020注：臺階高度示意圖見圖2所示。圖2臺階高度示意圖3.4薄膜厚度由硅基底表面和生長層薄膜表面所確定的厚度量值。注：薄膜厚度定義示意圖見圖3所示。圖3薄膜厚度定義示意圖3.5線寬線條兩側(cè)平均線邊緣之間的距離。注：線寬示意圖見圖4所示。圖4線寬示意圖3.6均勻性反映標(biāo)準(zhǔn)樣板幾何特征結(jié)構(gòu)量值一致性的參數(shù)，在樣板有效測量區(qū)域內(nèi)均勻選取多個位置進(jìn)行特征結(jié)構(gòu)量值測量，以其測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差給出。3GB／T39516—20203.7線邊緣粗糙度描述由加工工藝和材料本身特性引起的刻線單側(cè)墻微觀表面形貌不規(guī)則程度及雙側(cè)墻微觀形位關(guān)系的物理量。反映制造工藝、線寬測量及器件性能等刻線側(cè)墻整體形貌特征。4型式與基本參數(shù)4.1.1微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板型式見圖5所示。圖示僅供圖解說明，不表示詳細(xì)結(jié)構(gòu)。線間隔小于或等于線間隔大于的微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板，其有效區(qū)域不應(yīng)小于1圖5微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖4.1.2微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板型式見圖6所示。圖示僅供圖解說明，不表示詳細(xì)結(jié)構(gòu)。μm的微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板，其臺階形式為凸的臺階結(jié)構(gòu)；臺階高度大的微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板，其臺階形式為凹的溝槽結(jié)構(gòu)。圖6微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板型式見圖7所示。圖示僅供圖解說明，不表示詳細(xì)結(jié)構(gòu)。納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板中心直徑為10mm的區(qū)域?yàn)楸∧^(qū)域，并設(shè)計指示標(biāo)記。4GB／T39516—2020圖7納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板型式見圖8所示。圖示僅供圖解說明，不表示詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖8納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板型式示意圖4.2.1微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的基本參數(shù)包括：線間隔、線邊緣粗糙度和均勻性。4.2.2微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的基本參數(shù)包括：臺階高度和均勻性。4.2.3納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的基本參數(shù)包括：薄膜厚度和均勻性。4.2.4納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的基本參數(shù)包括：線寬和均勻性。5GB／T39516—2020微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板（幾何量）上不應(yīng)有影響使用性能的劃痕、斷線等缺陷。5.2性能參數(shù)要求5.2.1微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求：線間隔偏差、線邊緣粗糙度和均勻性應(yīng)符合表1的規(guī)定。線間隔為之間的其他微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的線間隔偏差、線邊緣粗糙度和均勻性可參照表1執(zhí)行。表1微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求線間隔線間隔偏差線邊緣粗糙度nm均勻性線間隔5線間隔×0.1線間隔5線間隔×0.2線間隔5線間隔×0.5線間隔5線間隔×1線間隔線間隔×2線間隔線間隔×5線間隔線間隔×線間隔線間隔×5.2.2微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求：臺階高度偏差和均勻性應(yīng)符合表2的規(guī)定。臺階高度為之間的其他微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的臺階高度偏差和均勻性可參照表2執(zhí)行。表2微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求臺階高度臺階高度偏差均勻性臺階高度臺階高度×臺階高度臺階高度×臺階高度臺階高度×0.1臺階高度臺階高度×0.2臺階高度臺階高度×0.5臺階高度臺階高度×GB／T39516—2020臺階高度臺階高度偏差均勻性1臺階高度臺階高度×2臺階高度臺階高度×5臺階高度臺階高度×臺階高度臺階高度×臺階高度臺階高度×臺階高度臺階高度×臺階高度臺階高度×5.2.3納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求：薄膜厚度偏差和均勻性應(yīng)符合表3的規(guī)定。薄膜厚度為2之間的其他納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的薄膜厚度偏差和均勻性可參照表3執(zhí)行。表3納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求薄膜厚度nm薄膜厚度偏差nm均勻性nm2薄膜厚度薄膜厚度5薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度5.2.4納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求：線寬偏差和均勻性應(yīng)符合表4的規(guī)定。線寬為25之間的其他納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的線寬偏差和均勻性可參照表4執(zhí)行。表4納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)要求線寬nm線寬偏差nm均勻性nm線寬線寬×67GB／T39516—2020線寬線寬偏差均勻性±（線寬×4%)線寬×4%±（線寬×2%)線寬×2%±（線寬×1%)線寬×1%±（線寬×1%)線寬×1%±（線寬×1%)線寬×1%6檢查條件微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板（幾何量）檢查時，環(huán)境溫度應(yīng)為20℃±2℃,溫度變化不大于±1℃/h,相對濕度不應(yīng)大于潔凈度不低于級見7檢查方法宜采用光學(xué)顯微鏡對微納米標(biāo)準(zhǔn)樣板（幾何量）進(jìn)行外觀檢查。7.2微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)使用掃描電子顯微鏡或原子力顯微鏡對微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的線間隔偏差進(jìn)行測量，或使用技術(shù)性能相當(dāng)?shù)钠渌麥y量儀器測量。在微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的有效測量區(qū)域內(nèi)，選取多個周期的線間隔長度作為數(shù)據(jù)采集區(qū)。選取依據(jù)如下：對于線間隔小于1μm的微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板，在微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的有效測量區(qū)域內(nèi)選取任意10個線間隔的長度作為數(shù)據(jù)采集區(qū)，見圖9所示；對于其他尺寸的微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板，可以在微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的有效測量區(qū)域內(nèi)選取2~10個線間隔長度作為數(shù)據(jù)采集區(qū)。8GB／T39516—2020說明：犘—線間隔尺寸實(shí)測值；犘犻—犿個周期線間隔第犻次測量結(jié)果。圖9線間隔偏差有效測量區(qū)域選擇示意圖微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板線間隔偏差的測量步驟如下：a)在數(shù)據(jù)采集區(qū)的同一位置連續(xù)重復(fù)測量10次，并記錄測量數(shù)據(jù)。b)按照公式(1),計算10次測量數(shù)據(jù)的平均值作為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板線間隔的實(shí)測值。狀犿×犿×狀式中：犘—線間隔尺寸實(shí)測值，單位為微米(μm);—犿個周期線間隔第犻次測量結(jié)果，單位為微米(μm);犿—選取的周期數(shù)；狀—重復(fù)測量次數(shù)，此處狀=10。c)按照公式(2),計算微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的線間隔偏差。Δ犘＝犘－犘0式中：線間隔偏差，單位為微米(μm);犘—線間隔尺寸實(shí)測值，單位為微米(μm);—線間隔標(biāo)稱值，單位為微米(μm)。7.2.2線邊緣粗糙度按7.2.1.1規(guī)定的測量設(shè)備對微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的線邊緣粗糙度進(jìn)行測量。7.2.2.2數(shù)據(jù)采集區(qū)的選取10所示。位置O為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板測量區(qū)域幾何中心；其他各測量位置與微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣9GB／T39516—2020板測量區(qū)域邊緣的距離，為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板有效測量區(qū)域邊長的1/10處。圖10線邊緣粗糙度考核位置示意圖微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板線邊緣粗糙度的測量步驟如下：a)每個采集位置在線條上均勻選取9個位置分別測量線間隔量值，并記錄數(shù)據(jù)，見圖11所示。圖11線邊緣粗糙度示意圖b)按照公式(3)計算單一采集位置的線邊緣粗糙度。\)式中：—線邊緣粗糙度，單位為納米(nm);—第犻個采樣點(diǎn)上的線邊緣輪廓點(diǎn)距線邊緣中心線的偏差，單位為納米(nm);—線邊緣中心線位置，單位為納米(nm);采樣點(diǎn)數(shù)。c)以5個有效位置中線邊緣粗糙度最大的值，作為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的線邊緣粗糙度測量結(jié)果。按7.2.1.1規(guī)定的測量設(shè)備對微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的均勻性進(jìn)行測量。GB／T39516—20207.2.3.2數(shù)據(jù)采集區(qū)的選取10所示。位置O為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板測量區(qū)域幾何中心；其他各測量位置與微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板測量區(qū)域邊緣的距離，為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板有效測量區(qū)域邊長的1/10處。微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板均勻性的測量步驟如下：a)在每個測量位置，選擇多個周期（選擇周期的數(shù)量依據(jù)樣板的線間隔而定）的線間隔結(jié)構(gòu)，以有效測量區(qū)域中心線為中線測量線，兩側(cè)分別取4條均勻分布的測量線，選取位置見圖12所示。圖12均勻性測量示意圖b)分別對每條測量線上的線間隔尺寸進(jìn)行測量，以9條測量線上線距的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差作為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板該位置均勻性的測量結(jié)果，按照公式(4)計算。Ei式中：Ei—標(biāo)準(zhǔn)樣板位置i的均勻性，單位為納米(nm);—第q個位置周期線距結(jié)構(gòu)的測量尺寸，單位為微米(μm);q—所選測量位置數(shù)，取q=9;P—q個位置的線間隔尺寸平均值，單位為微米(μm)。c)選取5個位置測量結(jié)果的最大值，作為微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的均勻性。7.3微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)使用原子力顯微鏡或白光干涉儀對微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的臺階高度偏差進(jìn)行測量，或使用技術(shù)性能相當(dāng)?shù)钠渌麥y量儀器測量。在微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的有效測量區(qū)域內(nèi)，選取標(biāo)尺中心線作為臺階高度測量位置，見圖13所示。GB／T39516—2020圖13臺階高度測量示意圖微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板臺階高度偏差的測量步驟如下：a)使用原子力顯微鏡或白光干涉儀掃描10次微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板，并存儲數(shù)據(jù)。b)選取微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的中心線，作為臺階高度的測量位置，計算出臺階高度的實(shí)測值。c)計算10個位置測量值的平均值，實(shí)測值與標(biāo)稱值之差為微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的臺階高度偏差，按照公式(5)計算。狀式中：臺階高度偏差，單位為納米(nm);—第犻次測量值，單位為納米(nm);犎—微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的標(biāo)稱值，單位為納米(nm);按7.3.1.1規(guī)定的測量設(shè)備對微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的均勻性進(jìn)行測量。7.3.2.2數(shù)據(jù)采集區(qū)的選取在微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的區(qū)域內(nèi)，以有效測量區(qū)域中心線為中線測量線，兩側(cè)分別取4條均勻分布的測量線，作為臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的測量區(qū)域，見圖14所示。GB／T39516—2020圖14臺階區(qū)域均勻性測量時測量線選取示意圖微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板均勻性的測量步驟如下：a)用原子力顯微鏡或白光干涉儀掃描微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板，并存儲數(shù)據(jù)。b)選取微納米臺階高度標(biāo)準(zhǔn)樣板的中心線位置作為中心測量線，分別在兩側(cè)選取4條均勻分布的測量線，獲取9個位置高度測量值。c)使用貝塞爾公式計算9個測量值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為標(biāo)準(zhǔn)臺階區(qū)域均勻性的測量結(jié)果，按照公式(6)計算。E式中：Hi—第i條測量線上臺階高度單次測量值，單位為納米(nm);7.4納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)使用光譜型橢偏儀對納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的薄膜厚度偏差進(jìn)行測量，或使用技術(shù)性能相當(dāng)?shù)钠渌麥y量儀器測量。在納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的考核區(qū)域內(nèi)，選取納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板中心作為測量位置，見圖15所示。GB／T39516—2020圖15薄膜厚度偏差考核示意圖納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板薄膜厚度偏差的測量步驟如下：a)選取納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的中心位置，使用光譜型橢偏儀對薄膜厚度進(jìn)行10次測量。計算10次測量值的平均值，平均值與標(biāo)稱值之差，即為納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的薄膜厚度偏差，按照公式(7)計算。狀狀Δ犱=狀式中：-犱犱—薄膜厚度標(biāo)稱值，單位為納米(—納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板中心位置的第犻次測量值，單位為納米(nm);按7.4.1.1規(guī)定的測量設(shè)備對納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的均勻性進(jìn)行測量，或使用技術(shù)性能相當(dāng)?shù)钠渌麥y量儀器測量。右(4左下等個位置見圖所示。使用橢偏儀對納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的5個位置（上、下、左、右、中）進(jìn)行測量，并將5個測量結(jié)果的最大測量差值，作為納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的均勻性，按照公式(8)計算?！?8)GB／T39516—2020式中：du—納米膜厚標(biāo)準(zhǔn)樣板的均勻性，單位為納米（nm—5個位置中薄膜厚度最大測量值，單位為納米（nm—5個位置中薄膜厚度最小測量值，單位為納米（nm）。7.5納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的性能參數(shù)使用掃描電子顯微鏡或原子力顯微鏡對納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的線寬偏差進(jìn)行測量，或使用技術(shù)性能相當(dāng)?shù)钠渌麥y量儀器測量。在納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板的有效測量區(qū)域內(nèi)，選取納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板線條中心位置作為掃描測量區(qū)域，見圖16所示。說明：W—納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板線寬尺寸實(shí)測值。圖16線寬偏差測量區(qū)域選擇示意圖納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板線寬偏差的測量步驟如下：a）在線寬掃描位置連續(xù)重復(fù)測量10次，并記錄測量數(shù)據(jù)。b）按照公式（9計算10次測量數(shù)據(jù)的平均值，作為納米線寬標(biāo)準(zhǔn)樣板線寬偏差的實(shí)測值。