РЕКОМЕНДАЦИЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА
ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ТОЛЩИНЫ
ОСОБО ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ В ДИАПАЗОНЕ 2¸1000 нм
МИ 1950-88
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО
СТАНДАРТАМ
Москва
1989
Содержание
1. УСТАНОВКА ВЫСШЕЙ ТОЧНОСТИ.. 6
2. ОБРАЗЦОВЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ.. 9
3. РАБОЧИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ.. 16
|
1. РАЗРАБОТАНА И
ВНЕСЕНА Государственным комитетом СССР по стандартам
ИСПОЛНИТЕЛИ Я.М.
Цейтлин, канд.
техн. наук (руководитель темы); М.А. Косьмина
2. УТВЕРЖДЕНА
НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева)! 08.08.88
3.
ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ВНИИМС 01.12.88
Дата введения 01.01.90
Настоящая
рекомендация распространяется на государственную поверочную схему для средств
измерений толщины особо тонких покрытий* в диапазоне 2 ¸
1000 нм и устанавливает назначение установки высшей точности для
воспроизведения единицы длины - метра (м) в области измерений толщины особо
тонких покрытий в диапазоне 2 ¸ 1000 нм; комплекс основных
средств измерений, входящих в ее состав, основные метрологические
характеристики установки высшей точности и порядок передачи размера единицы
длины в области измерений толщины особо тонких покрытий в диапазоне 2 ¸
1000 нм от установки высшей точности при помощи образцовых средств измерений
рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов
поверки.
______________
* К особо тонким относят покрытия, толщина которых
не превышает длину свободного пробега электрона в материале покрытия.
1. УСТАНОВКА
ВЫСШЕЙ ТОЧНОСТИ
1.1. Установка
высшей точности предназначена для воспроизведения и хранения единицы длины в
области измерений толщины особо тонких покрытий в диапазоне 2 ¸
1000 нм и передачи ее размера при помощи образцовых средств измерений рабочим
средствам измерений, применяемым в народном хозяйстве, с целью обеспечения
единства измерений в стране.
1.2.
Установка высшей точности состоит из комплекса следующих средств измерений:
оптический
квантовый генератор (лазер);
адаптивный
интерферометр.
1.3.
Диапазон значений длины в области измерений толщины особо тонких покрытий,
воспроизводимых установкой высшей точности, составляет 2 ¸
1000 нм.
1.4.
Установка высшей точности обеспечивает воспроизведение единицы длины в области
измерений толщины особо тонких покрытий в диапазоне 1000 нм со средним
квадратическим отклонением результата измерений S, не превышающим 0,1 нм при 30
независимых измерениях. Неисключенная систематическая погрешность θ не
превышает 0,3 нм.
1.5.
Для обеспечения воспроизведения единицы длины в области измерений толщины особо
тонких покрытий в диапазоне 2 ¸ 1000 нм с указанной точностью
должны быть соблюдены правила хранения и применения установки высшей точности,
утвержденные в установленном порядке.
1.6.
Установку высшей точности применяют для передачи размера единицы длины в
области измерений толщины особо тонких покрытий в диапазоне 2 ¸
1000 нм образцовым средствам измерений 1-го разряда методом прямых измерений.
2. ОБРАЗЦОВЫЕ
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
2.1. Образцовые средства измерений 1-го разряда.
2.1.1.
В качестве образцовых средств измерений 1-го разряда применяют наборы мер
толщины покрытий ступенчатых однородных: в диапазоне 2 ¸
1000 нм - наборы мер имитационных ступенчатых закрытых или открытых; в
диапазоне 2 ¸ 300 нм - наборы ступенчатых
однородных мер толщины металлических покрытий, рабочие поверхности которых
имеют ступени из одного и того же металла высотой 2 ¸
300 нм на основании из диэлектрика.
В
закрытых имитационных ступенчатых мерах покрытие на ступенчатом однородном
основании имитируется газом или жидкостью, расположенными между ступенчатым
дном основания и закрывающей накладкой. Закрытые имитационные меры могут быть
также выполнены в виде кристаллов кремния или других материалов с
аттестованными расстояниями между плоскостями кристаллической решетки, идентифицируемыми
при помощи рентгеновского интерферометра.
2.1.2.
Доверительные абсолютные погрешности δ образцовых средств измерений 1-го
разряда при доверительной вероятности 0,95 не превышают (0,6 + 0,0015 h) нм,
где h - высота ступени в нанометрах.
2.1.3.
Образцовые средства измерений 1-го разряда применяют для поверки образцовых
средств измерений 2 и 3-го разрядов и высокоточных рабочих приборов для
измерений толщины покрытий методом прямых измерений.
2.2. Образцовые средства измерений 2-го разряда.
2.2.1.
В качестве образцовых средств измерений 2-го разряда применяют контактные и
бесконтактные приборы для измерений толщины покрытий с измерительным усилием не
более 0,001 cH- в диапазоне 2 ¸
300 нм; не более 0,1 cH- в диапазоне 300 ¸
1000 нм.
Контактные
приборы имеют входной чувствительный элемент с твердым измерительным
наконечником, причем меры толщины покрытий, на поверхности которых при
взаимодействии с контактным прибором не остается следа пластических деформаций
глубиной более одной трети предела допускаемой погрешности измерений, называют
твердыми.
В
бесконтактных приборах не реализуется механический контакт входного
чувствительного элемента с покрытием поверяемой меры.
2.2.2.
Доверительные абсолютные погрешности δ образцовых средств измерений 2-го разряда
при доверительной вероятности 0,95 не превышают (1,2 + 0,005 h) нм.
2.2.3.
Образцовые средства измерений 2-го разряда применяют для поверки образцовых
3-го разряда наборов мер толщины покрытий ступенчатых и бесступенчатых методом
прямых измерений.
2.3. Образцовые средства измерений 3-го разряда.
2.3.1.
В качестве образцовых средств измерений 3-го разряда применяют наборы мер
толщины покрытий ступенчатых и бесступенчатых, металлических и неметаллических,
твердых и мягких, однородных и разнородных; контактные и бесконтактные приборы
для измерений толщины покрытий с измерительным усилием не более 0,001 cH - в диапазоне 2 ¸
300 нм; не более 0,1 cH
- в диапазоне 300 ¸
1000 нм.
2.3.2.
Доверительные абсолютные погрешности б образцовых средств измерений 3-го
разряда при доверительной вероятности 0,95 не превышают (2,5 + 0,01 h) нм.
2.3.3.
Образцовые средства измерений 3-го разряда применяют для поверки образцовых
средств измерений 4-го разряда, рабочих приборов для измерений толщины покрытий
и наборов мер толщины покрытий методом прямых измерений; поверки
технологических приборов для измерений толщины покрытий в процессе нанесения
покрытия сличением при помощи компаратора (мер - свидетелей толщины покрытия).
На
мерах - свидетелях покрытие наносят в технологическом процессе, погрешность
средства измерений которого определяют.
2.4. Образцовые средства измерений 4-го разряда.
2.4.1.
В качестве образцовых средств измерений 4-го разряда применяют меры эффективной
толщины покрытий: меры, толщину покрытия которых определяют методом косвенных
измерений, т. е. расчетным путем с использованием результатов прямых измерений
других функционально связанных с толщиной характеристик покрытия.
2.4.2.
Доверительные абсолютные погрешности δ образцовых средств измерений 4-го
разряда при доверительной вероятности 0,95 не превышают (10 + 0,05 h) нм.
2.4.3.
Образцовые средства измерений 4-го разряда применяют для поверки рабочих
приборов для измерений эффективной толщины покрытий.
3. РАБОЧИЕ
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. В
качестве рабочих средств измерений применяют приборы для измерений толщины
покрытий (контактные - профилографы, телистепы, дектаки, контактные
микроинтерферометры, бесконтактные электромагнитные прямых измерений -
вихретоковые и емкостные толщиномеры, косвенных измерений - лазерные
эллипсометры); наборы мер толщины покрытий (прозрачных и непрозрачных,
ступенчатых и бесступенчатых, с различными сочетаниями материалов основания
покрытия); приборы для измерений эффективной толщины покрытий, определяемой
через единицы массы, оптической плотности, а также другие единицы физических
величин и приборы технологические для измерений толщины покрытий.
3.2.
Пределы допускаемых абсолютных погрешностей А приборов для измерений толщины
покрытий составляют от (1,5 + 0,005 h) до (5 + 0,025 h) нм, наборов мер толщины
покрытий - (10 + 0,05 h) нм, приборов для измерений эффективной толщины
покрытий - (25 + 0,1 h) нм, приборов технологических для измерений толщины
покрытий- (15 + 0,06 h) нм.
Государственная поверочная схема
для средств измерений толщины особо тонких покрытий в диапазоне 2 ¸
1000 нм
Примечания:
1.
Нормальные условия измерений при поверке соответствуют ГОСТ
8.395-80.
2.
Диапазоны измерений всех групп средств измерений указаны в заголовке поверочной
схемы.
3.
δε - погрешность передачи размера единицы.