МИ 1950-88. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений толщины особо тонких покрытий в диапазоне 2 — 1000 нм
(утв. НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 08.08.1988)
Примечание
Документ введен в действие с 01.01.1990.
8 августа 1988 года
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА
ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ТОЛЩИНЫ ОСОБО ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ
В ДИАПАЗОНЕ 2 — 1000 НМ
1 января 1990 года
1. РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА Государственным комитетом СССР по стандартам
Я.М. Цейтлин, канд. техн. наук (руководитель темы);
2. УТВЕРЖДЕНА НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 08.08.88
3. ЗАРЕГИСТРИРОВАНА ВНИИМС 01.12.88
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);
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 2 — 1000 нм со средним квадратическим отклонением результата измерений S, не превышающим 0,1 нм при 30 независимых измерениях. Неисключенная систематическая погрешность \theta 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 ИЗМЕРЕНИЯ
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 \delta образцовых средств измерений 1-го разряда при доверительной вероятности 0,95 не превышают (0,6 + 0,0015h) 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 сН — в диапазоне 2 — 300 нм; не более 0,1 сН — 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 \delta образцовых средств измерений 2-го разряда при доверительной вероятности 0,95 не превышают (1,2 + 0,005h) 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 сН — в диапазоне 2 — 300 нм; не более 0,1 сН — в диапазоне 300 — 1000 нм.
2.3.2. Доверительные абсолютные погрешности \delta образцовых средств измерений 3-го разряда при доверительной вероятности 0,95 не превышают (2,5 + 0,01h) 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 \delta образцовых средств измерений 4-го разряда при доверительной вероятности 0,95 не превышают (10 + 0,05h) 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 \Delta приборов для измерений толщины покрытий составляют от (1,5 + 0,005h) до (5 + 0,025h) нм, наборов мер толщины покрытий — (10 + 0,05h) нм, приборов для измерений эффективной толщины покрытий — (25 + 0,1h) нм, приборов технологических для измерений толщины покрытий — (15 + 0,06h) нм.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ТОЛЩИНЫ ОСОБО ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ В ДИАПАЗОНЕ 2 — 1000 НМ
1. Нормальные условия измерений при поверке соответствуют ГОСТ 8.395-80.
2. Диапазоны измерений всех групп средств измерений указаны в заголовке поверочной схемы.
3. \delta_{E} — погрешность передачи размера единицы.