ГОСТ Р 8.659-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Средства измерений характеристик ультрафиолетового излучения при технологическом контроле в нанофотолитографии. Методика поверки

ГОСТ Р 8.659-2009

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ В НАНОФОТОЛИТОГРАФИИ

Методика поверки

State system for ensuring the uniformity of measurements. Instruments measuring the characteristics of ultraviolet radiation of technological testing of nanophotolitography. Verification procedure

ОКС 17.020

ОКСТУ 0008

Дата введения 2011-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП ВНИИОФИ)

2 ВНЕСЕН Научно-техническим управлением Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 972-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на средства измерений (СИ) характеристик ультрафиолетового (УФ) излучения, используемые при технологическом контроле в нанофотолитографии, и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Средства измерений характеристик УФ излучения при технологическом контроле в нанофотолитографии обеспечивают измерения в диапазоне длин волн от 10 до 30 нм следующих характеристик УФ-излучателей:

- энергетической яркости в динамическом диапазоне, нижняя граница которого составляет не более 10 Вт/(м·ср), верхняя - не менее 10 Вт/(м·ср);

- силы излучения в динамическом диапазоне, нижняя граница которого составляет не более 10 Вт/ср, верхняя - не менее 10 Вт/ср.

Методы оценки погрешностей СИ характеристик УФ излучения при технологическом контроле в нанофотолитографии, представленные в настоящем стандарте, соответствуют рекомендациям N 53 Международной комиссии по освещению [1]*.

________________

* См. раздел Библиография. - .

Межповерочный интервал - не более одного года.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.197 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности потока излучения, спектральной плотности энергетической освещенности, спектральной плотности силы излучения, потока и силы излучения в диапазоне длин волн 0,001-1,600 мкм

ГОСТ 8.552 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения, энергетической освещенности, спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,0004-0,400 мкм

ГОСТ Р 8.736 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Операции поверки

При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

4 Средства поверки

При проведении поверки применяют следующие средства:

- установку для измерений энергетической яркости и силы излучения в диапазоне длин волн от 10 до 30 нм в составе вторичного эталона спектральной плотности энергетической яркости (далее - ВЭТ СПЭЯ) по ГОСТ 8.197. Относительное суммарное среднее квадратическое отклонение (далее - СКО) - не более 3%;

- установку для измерений спектральной чувствительности приемников излучения в диапазоне длин волн от 10 до 30 нм в составе рабочего эталона потока излучения и энергетической освещенности (далее - РЭ ПИ и ЭО) по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное СКО - не более 3%;

- установку для измерений коэффициента линейности чувствительности радиометров УФ-излучения в составе РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное СКО - не более 4%;

- установку для измерений угловой зависимости чувствительности фотопреобразователей УФ-излучения в составе РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552, включающую в себя гониометр. Относительное суммарное СКО - не более 5%.

5 Требования к квалификации поверителей

Поверку должны проводить лица, аттестованные в качестве поверителей, освоившие работу с используемыми средствами поверки, изучившие настоящий стандарт и эксплуатационную документацию на средства поверки и средства измерений.

6 Требования безопасности

При поверке СИ характеристик УФ излучения при технологическом контроле в нанофотолитографии должны быть соблюдены правила электробезопасности. Измерения должны проводить два оператора, аттестованных по группе электробезопасности не ниже III, прошедших инструктаж на рабочем месте по безопасности труда при эксплуатации электрических установок.

7 Условия поверки

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

- температура окружающего воздуха - 20°С±5°С;

- относительная влажность воздуха - 65%±15%;

- атмосферное давление - от 84 до 104 кПа;

- напряжение питающей сети - (220±4) В;

- частота питающей сети - (50±1) Гц.

8 Подготовка и проведение поверки

Методика поверки СИ характеристик УФ излучения в нанофотолитографии включает в себя подготовку к поверке, внешний осмотр, опробование и определение метрологических характеристик. При подготовке к поверке СИ необходимо включить все приборы в соответствии с их инструкциями по эксплуатации.

8.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре должны быть установлены:

- соответствие комплектности СИ паспортным данным;

- отсутствие механических повреждений блоков СИ, сохранность соединительных кабелей и сетевых разъемов;

- четкость надписей на панели СИ;

- наличие маркировки (тип и заводской номер СИ);

- отсутствие сколов, царапин и загрязнений на оптических деталях СИ.

8.2 Опробование

При опробовании должны быть установлены:

- наличие показаний радиометра при освещении УФ излучением;

- правильное функционирование переключателей пределов измерений, режимов работы СИ.

8.3 Определение метрологических характеристик

8.3.1 Определение погрешности спектральной коррекции чувствительности

Погрешность СИ, вызванную неидеальной спектральной коррекцией чувствительности, определяют по результатам измерений отклонений относительной спектральной чувствительности (далее - ОСЧ) поверяемого СИ от стандартной, равной единице в пределах рабочего спектрального диапазона 10-30 нм и нулю вне рабочего диапазона. ОСЧ поверяемого СИ сравнивают с известной спектральной чувствительностью эталонного фотопреобразователя УФ-излучения, поверенного в ранге РЭ по ГОСТ 8.552 в диапазоне длин волн от 7 до 1100 нм. Измерения относительной спектральной чувствительности поверяемого СИ УФ-излучения проводят с использованием источника синхротронного излучения, монохроматоров типов МДР-23, ВМР-2, ДФС-29, комплекта светофильтров из кварца и фтористого магния, фотоприемников типов AXUV, поверенных в ранге РЭ ПИ и ЭО ГОСТ 8.552. При определении погрешности измерений относительной спектральной чувствительности в диапазоне длин волн от 7 до 1100 нм эталонное и поверяемое СИ поочередно устанавливают за выходной щелью монохроматора таким образом, чтобы поток монохроматического излучения проходил в апертурную диафрагму. Показания эталонного радиометра и поверяемого СИ регистрируют поочередно пять раз на каждой длине волны с шагом 1 нм в диапазоне 7-30 нм, с шагом 5 нм в диапазоне 30-60 нм, с шагом 10 нм в диапазоне 60-1100 нм. Затем за выходной щелью монохроматора устанавливают светофильтр и регистрируют показания эталонного и поверяемого СИ , соответствующие рассеянному излучению в монохроматоре. Результат -го измерения ОСЧ поверяемого СИ рассчитывают по известным значениям ОСЧ эталонного СИ и отношению значений измеренных сигналов по формуле

. (1)

Для каждой длины волны определяют среднее значение ОСЧ . Оценку относительного СКО результатов измерений для независимых измерений определяют по формуле

. (2)

Граница относительной неисключенной систематической погрешности результата измерений ОСЧ определяется погрешностью РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552 (из свидетельства о поверке).

Относительное суммарное СКО результатов измерения ОСЧ определяют по формуле

. (3)

Значение относительного суммарного СКО результатов измерений ОСЧ в диапазоне длин волн от 7 до 1100 нм не должно превышать 5%.

Погрешность спектральной коррекции поверяемого СИ в процентах, вызванную отклонением относительной спектральной чувствительности от стандартной , определяют по формуле

, (4)

где - относительная спектральная плотность энергетической яркости контрольных источников УФ-излучения;

- относительная спектральная плотность энергетической яркости стандартного источника УФ-излучения.

Для определения возможности применения поверяемого СИ при технологическом контроле в нанофотолитографии установлен перечень контрольных и стандартных источников излучения. Табулированные значения и приведены в таблицах 2-7. Значение погрешности спектральной коррекции чувствительности СИ характеристик УФ излучения для каждого контрольного источника должно быть не более 6%.

Таблица 2 - Значения для стандартного источника синхротронного излучения при энергии 450 МэВ и радиусе орбиты 1,0 мм

Окончание таблицы 2

Таблица 3 - Значения для контрольного источника - ртутной лампы среднего давления

Окончание таблицы 3

Таблица 4 - Значения для контрольного источника - лазерной плазмы, тип I

Таблица 5 - Значения для контрольного источника - лазерной плазмы, тип II

Таблица 6 - Значения для контрольного источника - лазерной плазмы, тип III

Таблица 7 - Значения для контрольного источника - лазерной плазмы, тип IV

8.3.2 Определение погрешности абсолютной чувствительности средств измерений в диапазоне длин волн от 10 до 30 нм

Определение погрешности абсолютной чувствительности средств измерений в диапазоне длин волн от 10 до 30 нм проводят с использованием источника синхротронного излучения. Эталонное и поверяемое средство измерений энергетической яркости поочередно устанавливают на одинаковом расстоянии от излучателя и юстируют по углу для получения изображения излучающей области источника. Показания эталонного средства измерений и поверяемого средства измерений регистрируют поочередно пять раз. Значение абсолютной чувствительности поверяемого средства измерений рассчитывают по формуле

, (5)

где - значение абсолютной чувствительности эталонного СИ.

Определяют среднеарифметическое значение абсолютной чувствительности поверяемого СИ, суммарное СКО результата измерений с учетом погрешности эталонного СИ по формулам (1)-(3). Предельная погрешность определения абсолютной чувствительности не должна превышать 6%.

8.3.3 Определение погрешности, возникающей из-за отклонения коэффициента линейности средства измерений от единицы. Определение границ диапазона измерений энергетической яркости и силы излучения

Коэффициент линейности определяют по отклонению значения чувствительности СИ от постоянного значения в рабочем диапазоне измеряемой величины. Фиксируют ток источника синхротронного излучения , соответствующий нижней границе диапазона измерений энергетической яркости, указанной в паспорте поверяемого СИ, и составляющий не более 10 Вт/(м·ср), или силы излучения, составляющей не более 10 Вт/ср. Увеличивают ток источника вдвое и регистрируют показания поверяемого СИ . Измерения проводят пять раз. Определяют средние значения измеренных сигналов, СКО , суммарное СКО результатов измерений, рассчитывают коэффициент линейности

(6)

и погрешность поверяемого СИ , вызванную нелинейностью чувствительности СИ,

. (7)

При определении границ диапазона измерений энергетической яркости и силы излучения поверяемого СИ ток излучателя увеличивают таким образом, чтобы значение энергетической яркости (силы излучения) увеличилось на порядок. Измеряют значения сигналов и рассчитывают соответствующее значение погрешности . Измерения повторяют до достижения верхней границы диапазона измерений, указанной в паспорте поверяемого СИ и составляющей не менее 10 Вт/(м·ср) для энергетической яркости и 10 Вт/ср для силы излучения. По результатам измерений определяют границы диапазона измерений энергетической яркости и силы излучения поверяемого СИ, в пределах которого значение погрешности не превышает 3%.

8.3.4 Определение погрешности средства измерений, возникающей из-за неидеальной коррекции угловой зависимости чувствительности

Поверяемое СИ устанавливают на поворотном столике гониометра с использованием в качестве излучателя источника синхротронного излучения. Регистрируют показания поверяемого СИ в зависимости от угла падения потока излучения в пределах от 0° до 30° с шагом 1°. Показания СИ для угла нормируют на показание СИ при нормальном угле падения потока излучения. Рассчитывают угловую зависимость отклонения относительной чувствительности СИ от функции по формуле

. (8)

Косинусную погрешность СИ рассчитывают по формуле:

. (9)

Значение должно быть не более 3%.

При превышении указанного значения косинусной погрешности допускается ограничивать угол зрения СИ.

9 Обработка результатов измерений

Обработку результатов измерений характеристик СИ и определение основной относительной погрешности проводят в соответствии с ГОСТ 8.736*.

________________

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ Р 8.736. - .

Относительное СКО результатов измерений для независимых измерений оценивают по формуле (2).

СКО определяют по результатам измерений в соответствии с 8.3.3 в динамическом диапазоне 10-10 Вт/(м·ср) для энергетической яркости, в динамическом диапазоне 10-10 Вт/ср для силы излучения.

Границу относительной неисключенной систематической погрешности определяют по формуле

, (10)

где - составляющие неисключенной систематической погрешности:

- погрешность спектральной коррекции (6% - по 8.3.1);

- погрешность определения абсолютной чувствительности (6% - по 8.3.2);

- погрешность линейности (3% - по 8.3.3);

- погрешность угловой коррекции (3% - по 8.3.4).

Предел допускаемой основной относительной погрешности СИ рассчитывают по формуле

, (11)

где - суммарное относительное СКО;

- коэффициент, определяемый соотношением случайной и несключенной систематической погрешностей.

При случайной погрешностью по сравнению с систематической пренебрегают и принимают .

Результаты поверки СИ энергетической яркости и силы излучения считают положительными, если предел допускаемой основной относительной погрешности не превышает 10%.

10 Оформление результатов поверки

10.1 При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке и СИ допускают к применению.

10.2 При отрицательных результатах поверки свидетельство аннулируют и выдают извещение о непригодности СИ.

Библиография

[1] CIE N 53* Methods of characterizing the performance of radiometers and photometers. - 1982. - 24 p.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2019