线宽标准样片定值计量技术规范.docx

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1、湖北省计量技术规范X线宽标准样片校准规范1.inewidthStandardSampIeCalibrationSpecification（报批稿） X发布XX实施-线宽标准样片校准规范Linewidth Standard Samp Ie Calibrat ionSpecification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）房斌（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）薄涛（中国船舶集团第七。九研究所）郑锋（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）目录引言II2引用文件13术语和计量单位13.1

2、 线宽标准样片13.2 标准样片13.3 线宽14概述141J占I14.2用途15 计量特性26 27校准项目和校准方法37.1 校准项目37.2 37.2.1 线宽38校准结果表达4附录A5附录B8附录C9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。本规范为首次发布。线宽标准样片校准规范1范围本规范适用于线宽在1OOnm-10m之间的线宽标准样片线宽的校准。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/T39516-202

3、0微纳米标准样板（几何量）凡是注日期的引用文件，仅注日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界定的及下列术语和定义适用于本规范。3.1 线宽标准样片linewidthstandardsample具有线宽特征结构的，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 线宽linewidth线条两侧平均线边缘之间的距离。注：线宽示意图见图1所示。图1线宽小意图4概述4.1 原理线宽标准样片（以下简称标准样片）是针对集成电路工

4、艺参数测量设备，通过复现集成电路关键尺寸量值，通过扫描电子显微镜进行测量，在实际工作状态下对扫描电子显微镜完成校准。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，用于线宽测量仪器的校准。5计量特性5.1标准样片线宽的测量范围线宽的测量范围为100nm10m05.2标准样片的厚度标称值标准样片的校准点为离散值，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标准样片计量特性标称值最大允许误差100nm+3nm200nm6nm5OOnm+IOnmIumIOnm2urn二IOnm5LimIOnmIOjimIOnm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

5、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：（203）；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）原子力显微镜：1）线宽测量范围：1Onm10m;2）线宽测量最大允许误差：Inm；3）分辨力：水平方向（x、y方向）分辨力优于O.lnm。b）计量型扫描电子显微镜1）线宽测量范围：10nm10m;2）线

6、宽测量最大允许误差：Inm；7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1线宽7.2.17.2校准方法7.2.1线宽a）采用如图1所示方式将标准样片安放在原子力显微镜载物台上，标准样片与载物台坐标系一致，载物台可沿X、Y方向（在标准样片平面内）和Z方向（与标准样片平面成直角）进行移动。原子力显微镜在扫描标准样片时，探针悬臂的方向与标准样片栅线方向一致，并尽可能使栅线方向与y方向平行。图2线宽校准连接图b）给标准样片线宽参数校准时，原子力显微镜通过探针对标准样片进行扫描，扫描参数设置为轻敲模式，扫描范围一般选取lmlm0在测量时均匀地选

7、取标准样片IO处进行测量，根据扫描的标准样片图像中栅格线的宽度平均值即为线宽3见公式：IOuj1.二J108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

8、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；p）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测量不确定度评定示例A.1引言标准样片校准的项目为线宽，需进行测量不确定度评定。本附录以线宽的20Onm及10m的测量不确定度评定为例，说明线宽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（20Onm）A.2.1测量模型线宽校准采用直接测

9、量的方法，当原子力显微镜的探针靠近标准样片时，针尖受到力的作用使悬臂发生偏转或振幅改变，悬臂的这种变化经检测系统检测后转变成电信号传递给反馈系统和成像系统，记录扫描过程中一系列探针变化就可以获得样品表面信息图像，根据图像中栅格线的像素个数换算出宽度值，该值即为标准样片线宽L,见公式（A.1）:Y=U（A.1）式中：U标准样片线宽L的测量值，nm；A.2.2测量不确定度来源a）原子力显微镜测量线宽的误差；b）原子力显微镜中激光干涉仪的分辨力;c）标准样片各处线宽的不均匀性。A.2.3不确定度评定a）原子力显微镜测量线宽的误差引入的不确定度分量Bl：对于标准样片2（X）nm点，原子力显微镜测量线宽

10、的误差为IOoPm。按B类评定，视为均匀分布,匕=0,-=, = 57.7Pmb）原子力显微镜中激光干涉仪分辨力引入的不确定度分量他2：由激光干涉仪的指标可知，20Onm点分辨力为135pm,按B类评定，视为均匀分布,=近，mb2=-J=39.0pmC）标准样片各处线宽的不均匀性的不确定度分量在相同条件下，均匀测量标准样片9处区域。测量结果数据如下：表A.2线宽均匀性性数据记录位置12345线宽平均值(nm)200.133200.098200.004200.028200.157位置6789线宽平均值(nm)199.983200.082200.053200.16310(,-)2实验标准偏差5(X

11、)=65.7pmVn-校准结果由9次重复测量的平均值得到，则有测量线宽的重复性引入的不确定度分fiw2=Sk)=N=21.9PmA.2.4合成标准不确定度S由于各分量互不相关，因此合成标准不确定度：wc=wBi2+wAi2=73.0IPmA.2.5扩展不确定度取包含因子女=2,U=kuc=0.15nmA.3不确定度评定(10m)A.3.1测量模型线宽校准采用直接测量的方法，当原子力显微镜的探针靠近标准样片时.，针尖受到力的作用使悬臂发生偏转或振幅改变，悬臂的这种变化经检测系统检测后转变成电信号传递给反馈系统和成像系统，记录扫描过程中一系列探针变化就可以获得样品表面信息图像，根据图像中栅格线的像

12、素个数换算出宽度值，该值即为标准样片线宽L,见公式(A.1):Y=U(A.1)式中：U标准样片线宽L的测量值，nm；A.3.2测量不确定度来源a)原子力显微镜测量线宽的误差；b)原子力显微镜中激光干涉仪的分辨力；c)标准样片各处线宽的不均匀性。A.3.3不确定度评定a)原子力显微镜测量线宽的误差引入的不确定度分量bi：对于标准样片10m点，原子力显微镜测量线宽的误差为0.60nm0按B类评定，视为均匀分布，K=JJ,NBI=翳=035nmb)原子力显微镜中激光干涉仪分辨力引入的不确定度分量场2：由激光干涉仪的指标可知，10m点分辨力为0.80nm,按B类评定，视为均匀分布,k=y/3b2=-=

13、0.23dC)标准样片各处线宽的不均匀性的不确定度分量八2：在相同条件下，均匀测量标准样片9处区域。测量结果数据如下:位置12345线宽平均值(nm)10551.010548.310547.710551.410549.4位置6789线宽平均值(nm)10547.410511.610545.410548.9表A.2线宽均匀性性数据记录IO(i-)2实验标准偏差Sll(x)=-=2.07nmn-校准结果由9次重复测量的平均值得到，则有测量线宽的重复性引入的不确定度分量 =S(X) =0.69 nmA.3.4合成标准不确定度以由于各分量互不相关，因此合成标准不确定度:wc=Ji2+wAi2=08IPmA.3.5扩展不确定度取包含因子2=2,U=A:Xz=L61nm附录B校准原始记录参考格式第页，共页校准依据：标准样片名称：型号规格：出厂编号：制造商：环境温度：eC相对湿度：%校准所使用主要计量器具：名称型号规格出厂编号溯源单位证书编号有效期线宽才示称值线宽校准结果测量不确定度伏=2)