JJF(滬蘇浙皖) 4001-2021 微納米線間隔標準樣板校準規(guī)范

JJF(滬蘇浙皖)滬蘇浙皖地方計量校準規(guī)范CalibrationSpecificationforMi上海市市場監(jiān)督管理局江蘇省市場監(jiān)督管理局發(fā)布浙江省市場監(jiān)督管理局安徽省市場監(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：上海市計量測試技術研究院JJF(滬蘇浙皖）4001-2021JJF(滬蘇浙皖）4001-2021I （8） （11）JJF(滬蘇浙皖）4001-2021語及定義》、JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成本規(guī)范制JJF(滬）4001-20211微納米線間隔標準樣板校準規(guī)范本規(guī)范適用于線間隔不大于100μm的線間隔標準樣板，如：單一間距、規(guī)則形GB/T3505—2009產(chǎn)品幾何技術規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu)輪廓法術語、定義及表GB/T19067.1—2003產(chǎn)品幾何量技術規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu)GB/T19067.2—2004產(chǎn)品幾何量技術規(guī)范（GPS）表面結(jié)構(gòu)輪廓法測量標準注：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探測待測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特性，包括原子力顯微鏡（atomicforcemicroscope，AFM）、掃描隧道顯微鏡（scanningtunnelingmicros3.3計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線間隔標準樣板示意圖序號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，不判斷合格與否，表1中的計量特性技術要求，僅供參對于二維微納米線間隔標準樣板，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校準環(huán)境條件校準室內(nèi)的溫度(℃)203室溫的變化(℃/h）≤0.5校準室的相對濕度RH）校準室的空氣潔凈度優(yōu)于10萬級被校準樣板在室內(nèi)平衡溫度時間（h）>6表3微納米線間隔標準樣板的校準項目及相應標準器序號校準項目測量標準器1平均線間隔P計量型掃描探針顯微鏡X、Y方向測量不確定度：=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個測量區(qū)域，在上的所有測量點坐標值，按式（1）得到該節(jié)測n==1n——所選取的第n個刻線中心沿測量線方向的坐分別計算首尾刻線重心坐標值，按式（2）將首尾刻線重心間距除以線間隔個數(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——選取的刻線個數(shù).mP=（3） 量方向各測量點的（X、Y）坐標值，并通過式（4）和式,k=arctankx?arctan(ky)?90（6）?——二維線間隔正交性單次測量值.???=（7）JJF(滬蘇浙皖)4001-20215θxy——二維線間隔正交性；q——重復測量次數(shù)。圖3給出了在測量區(qū)域內(nèi)的面掃描測量示例，通過提取X、Y方向測量線的斜率信息，確定該樣板的二維線間隔的正交性。7.3線間隔均勻性以測量區(qū)域中心線為中心測量線，兩側(cè)分別取5條均勻分布的測量線，測量線間隔(d)根據(jù)測量區(qū)域的大小確定，以均勻覆蓋測量區(qū)域為原則。測量方法參見7.1,分別對每條測量線上的線間隔進行一次測量，以11條測量線間隔的實驗標準差作為線間隔均勻性的測量結(jié)果，按式(8)計算。8Ev——節(jié)距均勻性，nm;Pk——一條測量線上線間隔單次測量值，nm;t——所選測量線數(shù)；P——t條測量線上線間隔的平均值，nm。校準結(jié)果的表達校準后的線間隔標準樣板應出具校準證書，校準證書的內(nèi)頁格式和信息參見附錄9復校時間間隔校準時間間隔，根據(jù)標準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）進行校準日期，如果與校準結(jié)果的有效性應用有關時，應說明被校對象的接h）如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關時，應對抽JJF(滬蘇浙皖）4001-2021序號校準項目校準結(jié)果1樣板線間隔實測值：測量結(jié)果不確定度：2樣板的正交性3樣板的均勻性校準員：核驗員：JJF(滬蘇浙皖）4001-20218C.1.1測量方法：在計量型原子力顯微線間隔樣板的平均線間隔是通過測量和計算后直接得到：Pf(xi)（C-1）P──線間隔的測量結(jié)果，nm；Xi──測量后得到的線間隔計算數(shù)值，nm。在測量中對柵格連續(xù)重復n次測量，計算測量結(jié)果的實驗標準差=（C-2）us=（C-3）表C.1測量重復性數(shù)據(jù)表JJF(滬蘇浙皖）4001-20219樣板標稱值（nm）測量平均值（nm）測量次數(shù)平均值的實驗標準差（nm）30003000.09X方向100009998.892.8Y方向1000010000.292.4平均波長值的最大相對變化量為4×10-8，平均線間隔測量中測量范圍為微納米級，包含因子=3,估算相對不確定度為20采用B類方法進行評定。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類方法進行評定，該項不確定度分量：3α=tan0.0005=5×10?6（C-6）3θ==0.17（C-7）θ==0.58（C-8）溫度變化導致材料熱膨脹系數(shù)對測量的不確JJF(滬蘇浙皖）4001-2021c=?s2+?cos2+?nl2+?α2+?θ2（C-9）C.2標準不確定度匯總表樣品規(guī)格序號不確定度來源符號評定方法合成標準不確3000nm1測量重復性usA類1.7nm2激光干涉儀X、Y軸軸向運動誤差ucosB類3干涉儀非線性unlB類4正交誤差B類5樣品安放B類10000nmX方向1測量重復性usA類2.9nm2激光干涉儀X、Y軸軸向運動誤差ucosB類3干涉儀非線性unlB類4正交誤差B類5樣品安放B類10000nmY方向1測量重復性usA類2.5nm2激光干涉儀X、Y軸軸向運動誤差ucosB類3干涉儀非線性unlB類4正交誤差B類5樣品安放B類表C.3標準不確定度匯總表樣板規(guī)格合成標準不確定度（uc）包含因子（k）擴展不確定度（U）3000nm1.7nm23.4nmX方向10000nm2.9nm25.8nmY方向10000nm2.5nm25.0nmJJF(滬蘇浙皖)4001-2021附錄D微納米線間隔標準樣板掃描角度的確定方法圖中的基準線假設為0°,分別設置測頭沿角度α?和α2的方向進行線間隔測量，與正交方向的夾角分別為a?+φ與a?+φ,通過初次的數(shù)據(jù)評估法計算出在這兩個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，故通過式(D-1)、式(D-2)可得到在系統(tǒng)坐標下的正交掃描方向與基準線的夾