JJF(滬蘇浙皖) 4001-2021 微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板校準(zhǔn)規(guī)范

JJF(滬蘇浙皖)滬蘇浙皖地方計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforMi上海市市場(chǎng)監(jiān)督管理局江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布浙江省市場(chǎng)監(jiān)督管理局安徽省市場(chǎng)監(jiān)督管理局JJF(滬蘇浙皖）4001-2021JJF（滬蘇浙皖）4001－JJF（滬蘇浙皖）4001－2021CalibrationSpecifiMicro/Nano-PitchSta主要起草單位：上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院JJF(滬蘇浙皖）4001-2021JJF(滬蘇浙皖）4001-2021I （8） （11）JJF(滬蘇浙皖）4001-2021語(yǔ)及定義》、JJF1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》共同構(gòu)成本規(guī)范制JJF(滬）4001-20211微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于線間隔不大于100μm的線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板，如：?jiǎn)我婚g距、規(guī)則形GB/T3505—2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu)輪廓法術(shù)語(yǔ)、定義及表GB/T19067.1—2003產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu)GB/T19067.2—2004產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu)輪廓法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)注：凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。一維形式，也可以是正交的二維形式。以相鄰的不同相互作用來(lái)探測(cè)待測(cè)樣品表面或界面在納米尺度上表現(xiàn)出的物理特性和化學(xué)特性，包括原子力顯微鏡（atomicforcemicroscope，AFM）、掃描隧道顯微鏡（scanningtunnelingmicros3.3計(jì)量型掃描探針顯微鏡（metrologicalscannin2圖1重心間距示意圖形如圖2所示。z6z6圖2線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板示意圖序號(hào)12二維線間隔正交性MPE:±0.05°3線間隔均勻性s注：作為校準(zhǔn)，不判斷合格與否，表1中的計(jì)量特性技術(shù)要求，僅供參對(duì)于二維微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板，以二維線間隔X、Y方向的夾角作為其正交性。JJF(滬蘇浙皖）4001-2021表2校準(zhǔn)環(huán)境條件校準(zhǔn)室內(nèi)的溫度(℃)203室溫的變化(℃/h）≤0.5校準(zhǔn)室的相對(duì)濕度RH）校準(zhǔn)室的空氣潔凈度優(yōu)于10萬(wàn)級(jí)被校準(zhǔn)樣板在室內(nèi)平衡溫度時(shí)間（h）>6表3微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板的校準(zhǔn)項(xiàng)目及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)器序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器1平均線間隔P計(jì)量型掃描探針顯微鏡X、Y方向測(cè)量不確定度：=1nm+0.01,=22二維線間隔的正交性3線間隔均勻性s方向（方法參見附錄D沿正交掃描方向掃描樣板特征區(qū)域。選3個(gè)測(cè)量區(qū)域，在上的所有測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)值，按式（1）得到該節(jié)測(cè)n==1n——所選取的第n個(gè)刻線中心沿測(cè)量線方向的坐分別計(jì)算首尾刻線重心坐標(biāo)值，按式（2）將首尾刻線重心間距除以線間隔個(gè)數(shù)JJF(滬蘇浙皖）4001-20214i=l?（2）n——所選取的第n刻線的重心值，單n——選取的刻線個(gè)數(shù).mP=（3） 量方向各測(cè)量點(diǎn)的（X、Y）坐標(biāo)值，并通過(guò)式（4）和式,k=arctankx?arctan(ky)?90（6）?——二維線間隔正交性單次測(cè)量值.???=（7）JJF(滬蘇浙皖)4001-20215θxy——二維線間隔正交性；q——重復(fù)測(cè)量次數(shù)。圖3給出了在測(cè)量區(qū)域內(nèi)的面掃描測(cè)量示例，通過(guò)提取X、Y方向測(cè)量線的斜率信息，確定該樣板的二維線間隔的正交性。7.3線間隔均勻性以測(cè)量區(qū)域中心線為中心測(cè)量線，兩側(cè)分別取5條均勻分布的測(cè)量線，測(cè)量線間隔(d)根據(jù)測(cè)量區(qū)域的大小確定，以均勻覆蓋測(cè)量區(qū)域?yàn)樵瓌t。測(cè)量方法參見7.1,分別對(duì)每條測(cè)量線上的線間隔進(jìn)行一次測(cè)量，以11條測(cè)量線間隔的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差作為線間隔均勻性的測(cè)量結(jié)果，按式(8)計(jì)算。8Ev——節(jié)距均勻性，nm;Pk——一條測(cè)量線上線間隔單次測(cè)量值，nm;t——所選測(cè)量線數(shù)；P——t條測(cè)量線上線間隔的平均值，nm。校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)校準(zhǔn)后的線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板應(yīng)出具校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁(yè)格式和信息參見附錄9復(fù)校時(shí)間間隔校準(zhǔn)時(shí)間間隔，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣板使用情況由用戶自行確定，建議為1年。JJF(滬蘇浙皖）4001-20216g）進(jìn)行校準(zhǔn)日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的接h）如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)對(duì)抽JJF(滬蘇浙皖）4001-2021序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)果1樣板線間隔實(shí)測(cè)值：測(cè)量結(jié)果不確定度：2樣板的正交性3樣板的均勻性校準(zhǔn)員：核驗(yàn)員：JJF(滬蘇浙皖）4001-20218C.1.1測(cè)量方法：在計(jì)量型原子力顯微線間隔樣板的平均線間隔是通過(guò)測(cè)量和計(jì)算后直接得到：Pf(xi)（C-1）P──線間隔的測(cè)量結(jié)果，nm；Xi──測(cè)量后得到的線間隔計(jì)算數(shù)值，nm。在測(cè)量中對(duì)柵格連續(xù)重復(fù)n次測(cè)量，計(jì)算測(cè)量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差=（C-2）us=（C-3）表C.1測(cè)量重復(fù)性數(shù)據(jù)表JJF(滬蘇浙皖）4001-20219樣板標(biāo)稱值（nm）測(cè)量平均值（nm）測(cè)量次數(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差（nm）30003000.09X方向100009998.892.8Y方向1000010000.292.4平均波長(zhǎng)值的最大相對(duì)變化量為4×10-8，平均線間隔測(cè)量中測(cè)量范圍為微納米級(jí)，包含因子=3,估算相對(duì)不確定度為20采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。3cos=tan0.005=5×10?5（C-4）3的殘余非線性誤差在±0.5nm范圍內(nèi)，按均勻nl==0.29（C-5）布處理，包含因子=3，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定，該項(xiàng)不確定度分量：3α=tan0.0005=5×10?6（C-6）3θ==0.17（C-7）θ==0.58（C-8）溫度變化導(dǎo)致材料熱膨脹系數(shù)對(duì)測(cè)量的不確JJF(滬蘇浙皖）4001-2021c=?s2+?cos2+?nl2+?α2+?θ2（C-9）C.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表樣品規(guī)格序號(hào)不確定度來(lái)源符號(hào)評(píng)定方法合成標(biāo)準(zhǔn)不確3000nm1測(cè)量重復(fù)性u(píng)sA類1.7nm2激光干涉儀X、Y軸軸向運(yùn)動(dòng)誤差ucosB類3干涉儀非線性u(píng)nlB類4正交誤差B類5樣品安放B類10000nmX方向1測(cè)量重復(fù)性u(píng)sA類2.9nm2激光干涉儀X、Y軸軸向運(yùn)動(dòng)誤差ucosB類3干涉儀非線性u(píng)nlB類4正交誤差B類5樣品安放B類10000nmY方向1測(cè)量重復(fù)性u(píng)sA類2.5nm2激光干涉儀X、Y軸軸向運(yùn)動(dòng)誤差ucosB類3干涉儀非線性u(píng)nlB類4正交誤差B類5樣品安放B類表C.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表樣板規(guī)格合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（uc）包含因子（k）擴(kuò)展不確定度（U）3000nm1.7nm23.4nmX方向10000nm2.9nm25.8nmY方向10000nm2.5nm25.0nmJJF(滬蘇浙皖)4001-2021附錄D微納米線間隔標(biāo)準(zhǔn)樣板掃描角度的確定方法圖中的基準(zhǔn)線假設(shè)為0°,分別設(shè)置測(cè)頭沿角度α?和α2的方向進(jìn)行線間隔測(cè)量，與正交方向的夾角分別為a?+φ與a?+φ,通過(guò)初次的數(shù)據(jù)評(píng)估法計(jì)算出在這兩個(gè)角度上的平均周期值P1和P2。平均線間隔則為P1和P2在正交掃描方向上的投影，故通過(guò)式(D-1)、式(D-2)可得到在系統(tǒng)坐標(biāo)下的正交掃描方向與基準(zhǔn)線的夾