ГОСТ Р 8.640-2008 Государственная система обеспечения единства измерений. Радиометры ультрафиолетового излучения для контроля технологических процессов в фотолитографии. Методика поверки

ГОСТ Р 8.640-2008

Группа Т84.10

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

РАДИОМЕТРЫ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ФОТОЛИТОГРАФИИ

Методика поверки

State system for ensuring the uniformity of measurements.
Radiometers of ultraviolet radiation measurements
for photolithography technological processes testing. Verification methods

ОКС 17.020

ОКСТУ 0008

Дата введения 2009-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

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

2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 марта 2008 г. N 60-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "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

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на средства измерений (СИ) характеристик ультрафиолетового (УФ) излучения - радиометры УФ-излучения, используемые в фотолитографии (далее - радиометры УФ-излучения), и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Технологические УФ-излучатели применяют для фотолитографии при создании высоких уровней УФ-освещенности в микро- и наноэлектронике. Средства измерений характеристик УФ-излучения в фотолитографии обеспечивают в диапазоне длин волн от 0,01 до 0,25 мкм измерения энергетической освещенности в динамическом диапазоне, нижняя граница которого составляет не более 0,1 Вт/м, верхняя - не менее 100 Вт/м.

Методы оценки погрешностей радиометров УФ-излучения, представленные в настоящем стандарте, соответствуют рекомендациям N 53 Международной комиссии по освещению [1].

Межповерочный интервал - не более одного года.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 8.552-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0,03 до 0,40 мкм

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 ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется 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 спектральной чувствительности приемников излучения в диапазоне длин волн от 0,01 до 1,1 мкм в составе рабочего эталона потока излучения и энергетической освещенности (далее - РЭ ПИ и ЭО) по ГОСТ 8.552. Установка включает в себя источники излучения - лампы типов ДКсШ-120, КГМ-12-100, ЛД2(Д), ИПИ-47 (или аналогичные), монохроматоры типов МДР-23, ВМР-2, ДФС-29 (или аналогичные), светофильтр типа БС-2, фотоприемники типов ФПД-1, ФД-288К, AXUV-100 (или аналогичные). Относительное суммарное среднее квадратическое отклонение (далее - СКО) - не более 3%;

- установку для измерений абсолютной чувствительности радиометров УФ-излучения в диапазоне длин волн от 0,01 до 0,25 мкм в составе РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552. Установка включает в себя комплект источников излучения - лампы типов ДРТ-250, ДКсШ-120, ЛД2(Д), ИПИ-47 (или аналогичные), многоканальный радиометр УФ-излучения. Относительное суммарное СКО - не более 4%;

- установку для измерений коэффициента линейности чувствительности радиометров УФ-излучения в составе РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552. Установка включает в себя набор нейтральных ослабителей, источники излучения - лампы типов ДРШ-250, ЛД2(Д), ИПИ-47 (или аналогичные). Относительное суммарное СКО - не более 5%;

- установку для измерений угловой зависимости чувствительности радиометров УФ-излучения в составе РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552, включающую в себя гониометр типа ГС-5 (или аналогичный). Относительное суммарное СКО - не более 5%.

5 Требования к квалификации поверителей

Поверку должны проводить лица, аттестованные в качестве поверителей, освоившие работу с радиометрами и используемыми средствами поверки, изучившие настоящий стандарт и эксплуатационные документы на средства поверки и радиометры УФ-излучения.

6 Требования безопасности

При поверке радиометров УФ-излучения соблюдают правила электробезопасности. Измерения должны проводить два оператора, аттестованные по группе электробезопасности не ниже III, прошедшие инструктаж на рабочем месте по безопасности труда при эксплуатации электрических установок. При работе с источниками УФ-излучения необходимо использовать средства защиты персонала от УФ-излучения - защитные очки, щитки, перчатки и т.п.

7 Условия поверки

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

8 Подготовка и проведение поверки

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

8.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре должны быть установлены:

- соответствие комплектности радиометров УФ-излучения паспортным данным;

- отсутствие механических повреждений блоков радиометров УФ-излучения, сохранность соединительных кабелей и сетевых разъемов;

- четкость надписей на панелях радиометров УФ-излучения;

- наличие маркировки (тип и заводской номер радиометров УФ-излучения);

- отсутствие сколов, царапин и загрязнений на оптических деталях радиометров УФ-излучения.

8.2 Опробование

При опробовании должны быть установлены:

- наличие показаний радиометра при освещении УФ-излучением;

- правильное функционирование переключателей пределов измерений, режимов работы радиометров УФ-излучения.

8.3 Определение метрологических характеристик

8.3.1 Определение погрешности коррекции спектральной чувствительности

Погрешность радиометров УФ-излучения, обусловленную неидеальной коррекцией спектральной чувствительности, определяют по результатам измерений отклонений относительной спектральной чувствительности (далее - ОСЧ) поверяемого радиометра от стандартной (приложение А). ОСЧ поверяемого радиометра УФ-излучения сравнивают с известной спектральной чувствительностью эталонного радиометра УФ-излучения, поверенного в ранге РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552 в диапазоне длин волн от 0,01 до 1,10 мкм. Измерения относительной спектральной чувствительности поверяемого радиометра УФ-излучения проводят с использованием источников УФ-излучения - ламп типов ДКсШ-120, КГМ-12-100, ЛД2(Д), ИПИ-47, а также монохроматоров типов МДР-23, ВМР-2, ДФС-29, светофильтра БС-2, фотоприемников типов ФПД-1, ФД-288К и AXUV-100, поверенных в ранге РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552.

При определении погрешности измерений относительной спектральной чувствительности в диапазоне длин волн от 0,01 до 1,1 мкм эталонный и поверяемый радиометры поочередно устанавливают за выходной щелью монохроматора таким образом, чтобы поток монохроматического излучения проходил в апертурную диафрагму. Показания эталонного и поверяемого радиометра регистрируют поочередно 5 раз на каждой длине волны с шагом 5 нм. Затем за выходной щелью монохроматора устанавливают светофильтр типа БС-2 и регистрируют показания эталонного и поверяемого радиометра, соответствующие рассеянному излучению в монохроматоре. Результат -го измерения ОСЧ поверяемого радиометра рассчитывают по известным значениям ОСЧ эталонного радиометра и отношению значений измеренных сигналов по формуле

. (1)

Для каждой длины волны определяют среднее значение ОСЧ . Оценку относительного среднего квадратического отклонения 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 измерений ОСЧ определяют по формуле

. (3)

Значение относительного суммарного СКО результатов измерений ОСЧ в диапазоне длин волн от 0,01 до 1,1 мкм не должно превышать 5%.

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

, (4)

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

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

Для определения возможности применения поверяемого радиометра УФ-излучения в соответствии с настоящим стандартом установлен перечень контрольных и стандартных источников излучения. Табулированные значения и приведены в таблицах 2-7. Значение погрешности спектральной коррекции радиометра УФ-излучения для каждого контрольного источника должно быть не более 8%.

Таблица 2 - Значения для стандартного источника синхротронного излучения при энергии 50 МэВ и радиусе орбиты 17 мм

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

Таблица 4 - Значения для контрольного источника - ртутной лампы с люминофором типа ЛУФ

Таблица 5 - Значения для контрольного источника - ксеноновой лазерной плазмы

Таблица 6 - Значения для контрольного источника - ксеноновой лампы высокого давления

Таблица 7 - Значения для контрольного источника типа А

8.3.2 Определение погрешности абсолютной чувствительности радиометров УФ-излучения в диапазоне длин волн от 0,01 до 0,25 мкм проводят с использованием излучателей типов ЛД2(Д), ИПИ-47. Эталонный и поверяемый радиометры УФ-излучения поочередно устанавливают на расстоянии 1 м от излучателя и юстируют по углу для достижения максимального сигнала. Показания эталонного радиометра и поверяемого радиометра регистрируют пять раз для каждого контрольного источника. Значение абсолютной чувствительности поверяемого радиометра УФ-излучения рассчитывают по формуле

, (5)

где - значение абсолютной чувствительности эталонного радиометра УФ-излучения.

Определяют среднеарифметическое значение абсолютной чувствительности поверяемого радиометра, суммарное СКО результатов измерений с учетом погрешности эталонного радиометра по формулам 1-3. Предельная погрешность определения абсолютной чувствительности не должна превышать 10%.

8.3.3 Определение погрешности, обусловленной отклонением коэффициента линейности от единицы. Определение границ диапазона измерений энергетической освещенности

Измерение коэффициента линейности радиометра УФ-излучения проводят для определения границ диапазона измерений ЭО. Коэффициент линейности определяют по отклонению значения чувствительности радиометра от постоянного значения в рабочем диапазоне измеряемой величины. Устанавливают два источника УФ-излучения - лампы типов ЛД2(Д), ИПИ-47 на таком расстоянии от повторяемого радиометра, чтобы показания радиометра соответствовали нижней границе диапазона измерений ЭО, указанной в его паспорте и составляющей не более 0,1 Вт/м. Регистрируют показания поверяемого радиометра от каждого из двух излучателей и и суммарный сигнал от двух излучателей. Измерения проводят 5 раз с использованием экранирующих заслонок. Определяют средние значения измеренных сигналов, СКО , суммарное СКО результатов измерений, рассчитывают коэффициент линейности , равный , и погрешность радиометра , вызванную отклонением чувствительности радиометра, равную .

При определении границ диапазона измерений ЭО поверяемого радиометра расстояние между ним и источниками излучения уменьшают таким образом, чтобы значение энергетической освещенности от каждого источника излучения увеличилось на порядок. Измеряют значения сигналов , , и рассчитывают соответствующее значение погрешности . Измерения повторяют каждый раз с увеличением значения ЭО на порядок до достижения верхней границы диапазона измерений, указанной в паспорте поверяемого радиометра и составляющей не менее 100 Вт/м. По результатам измерений определяют границы диапазона ЭО поверяемого радиометра, в пределах которого значение погрешности должно быть не более 6%.

8.3.4 Определение погрешности угловой коррекции чувствительности

При определении погрешности угловой коррекции чувствительности радиометров УФ-излучения, обусловленной неидеальной коррекцией угловой зависимости чувствительности от угла падения потока излучения, поверяемый радиометр устанавливают на неподвижное плечо гониометра типа ГС-5, на подвижное плечо гониометра устанавливают источник излучения - лампу типа ЛД2(Д). Регистрируют показания поверяемого радиометра УФ-излучения в зависимости от угла падения потока излучения в пределах от 0° до 85° с шагом 5°. Показания радиометра для угла нормируют на показания радиометра при нормальном угле падения потока излучения. Рассчитывают угловую зависимость отклонения относительной чувствительности радиометра от функции по формуле

. (6)

Косинусную погрешность радиометра , в процентах, рассчитывают по формуле

. (7)

Значение должно быть не более 7%.

При превышении приведенного значения косинусной погрешности допускается ограничивать угол зрения радиометра УФ-излучения с указанием в паспорте радиометра значения угла зрения и поправочных коэффициентов, учитывающих угловые размеры излучателя.

9 Обработка результатов измерений

Обработку результатов измерений характеристик радиометров УФ-излучения и определение основной относительной погрешности проводят в соответствии с ГОСТ 8.207.

9.1 Оценку относительного среднего квадратического отклонения результатов измерений для независимых измерений проводят по формуле (1).

СКО определяют по результатам измерений в соответствии с 8.3.3 в динамическом диапазоне от 0,1 до 100 Вт/м.

9.2 Границу относительной неисключенной систематической погрешности определяют по формуле

, (8)

где - составляющие неисключенной систематической погрешности:

- погрешность спектральной коррекции (8% - по 8.3.1);

- погрешность определения абсолютной чувствительности (10% - по 8.3.2);

- погрешность линейности (6% - по 8.3.3);

- погрешность угловой коррекции (7% - по 8.3.4).

Граница относительной неисключенной систематической погрешности радиометров УФ-излучения не должна превышать 16%.

9.3 Предел допускаемой основной относительной погрешности результатов измерений ЭО рассчитывают по формуле

, (9)

где - коэффициент, определяемый соотношением случайной и неисключенной систематической погрешностей.

Так как для радиометра УФ-излучения , то случайной погрешностью по сравнению с систематической пренебрегают и принимают .

9.4 Результаты поверки радиометров УФ-излучения считают положительными, если предел допускаемой основной относительной погрешности не превышает 20%.

10 Оформление результатов поверки

10.1 При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке и радиометр допускают к применению в качестве средств измерений характеристик УФ-излучения в фотолитографии.

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

Приложение А
(обязательное)

Характеристики радиометров УФ-излучения

Радиометры УФ-излучения используют в фотолитографии для измерений энергетической освещенности в ваттах на квадратный метр (Вт/м) в диапазоне длин волн в соответствии с ГОСТ 8.552. Значение энергетической освещенности определяют по формуле

, (А.1)

где - безразмерный коэффициент;

- длина волны, мкм;

- спектральная плотность энергетической освещенности.

Спектральная чувствительность радиометров УФ-излучения в фотолитографии в соответствии с формулой (1) должна быть постоянной в диапазоне длин волн и равной нулю вне диапазона, так что показания радиометра пропорциональны измеряемому значению энергетической освещенности.

Библиография

[1] CIE N53 Methods of characterizing the performance of radiometers and photometers. - 1982. - 24 p.

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2008