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| 标准编号 | GB/T 36053-2018 (GB/T36053-2018) | | 中文名称 | X射线反射法测量薄膜的厚度、密度和界面宽度 仪器要求、准直和定位、数据采集、数据分析和报告 | | 英文名称 | Evaluation of thickness, density and interface width of thin films by X-ray reflectometry -- Instrumental requirements, alignment and positioning, data collection, data analysis and reporting | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G04 | | 国际标准分类 | 71.040.40 | | 字数估计 | 30,344 | | 发布日期 | 2018-03-15 | | 实施日期 | 2019-02-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 36053-2018
Evaluation of thickness, density and interface width of thin films by X-ray reflectometry--Instrumental requirements, alignment and positioning, data collection, data analysis and reporting
ICS 71.040.40
G04
中华人民共和国国家标准
X射线反射法测量薄膜的厚度、
密度和界面宽度 仪器要求、准直和定位、
数据采集、数据分析和报告
(ISO 16413:2013,IDT)
2018-03-15发布
2019-02-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅱ
1 范围 1
2 术语、定义、符号和缩略语 1
2.1 术语和定义 1
2.2 符号和缩略语 3
3 仪器要求、准直和定位指南 4
3.1 扫描方法的仪器要求 4
3.2 仪器准直 7
3.3 样品准直 8
4 数据采集和存储 9
4.1 概述 9
4.2 数据扫描参数 9
4.3 动态范围 10
4.4 步长(峰定义) 10
4.5 采集时间(累计计数) 10
4.6 分段数据采集 10
4.7 降低噪声 10
4.8 探测器 11
4.9 环境 11
4.10 数据存储 11
5 数据分析 11
5.1 初步数据处理 11
5.2 样品建模 12
5.3 XRR数据模拟 13
5.4 一般举例 14
5.5 数据拟合 17
6 XRR分析报告中的必要信息 18
6.1 概述 18
6.2 实验细节 18
6.3 分析(模拟和拟合)程序 18
6.4 报告XRR曲线的方法 19
附录A(资料性附录) 氮氧化硅晶圆测量报告示例 22
参考文献 26
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用ISO 16413:2013《X射线反射法测量薄膜的厚度、密度和界面宽度
仪器要求、准直和定位、数据采集、数据分析和报告》。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由全国微束分析标准化技术委员会(SAC/TC38)提出并归口。
本标准起草单位:中国计量科学研究院。
本标准主要起草人:王海、王梅玲、张艾蕊、宋小平。
引 言
在薄膜、设备和X射线波长合适的情况下,X射线反射法(XRR)可广泛用于测量平面衬底上厚度
介于约1nm至1μm之间的单层和多层薄膜的厚度、密度和界面宽度。界面宽度是通用术语,通常是
指界面或表面粗糙度和/或贯穿界面的密度梯度。在X射线辐照范围内,要求样品横向均匀。通常,表
面化学分析方法提供的物质的量的信息需经转换来估计厚度。与之相比,XRR能够提供直接溯源至长
度单位的厚度。XRR是一种强有力的薄膜厚度测量方法,并且能够溯源至SI单位。
第3章描述了适合于采集高质量镜面X射线反射率数据的设备的主要要求,以及为实现有用、准
确测量所需要的样品准直和定位要求。
第4章描述了数据采集的主要内容,其目的是为了获得高质量的镜面X射线反射率数据且其适用
于数据处理与建模。传统的数据采集是在直接操作数据输入情况下进行单次测量。然而,新近的数据
采集通常是通过指令仪器来进行多次测量。除了操作模式之外,若有控制仪器的软件程序,也能通过自
动化测试脚本来采集数据。
第5章描述了为获得有物理意义的样品重要信息而分析镜面XRR数据的基本原则。虽然镜面
XRR拟合过程复杂,但可在保证质量的前提下进行一定程度且用户明了的简化。有很多专利的或非专
利的XRR数据模拟和拟合软件包,关于它们的理论和算法描述不属于本标准的范围。在适当的地方
会为感兴趣的读者提供一些参考文献。
第6章列出了报告XRR实验所要求的信息,并对能够呈现XRR数据和结果的可能方法进行了简
要总结。当可用方法不止一个时,提出首选方法。
本标准不是教科书,它是关于开展XRR测量和分析的标准。关于技术方面的解释说明,可查阅合
Manufacturing(半导体制造中的X射线计量)”,TaylorandFrancis,London(2006);M.Tolan所著的
Applications(X射线和中子反射:原理和应用)”,Springer(2009)]。
本标准未考虑与X射线设备使用相关的安全方面问题。在测量过程中,遵守法律规定的相关安全
程序是使用者的责任。
X射线反射法测量薄膜的厚度、
密度和界面宽度 仪器要求、准直和定位、
数据采集、数据分析和报告
1 范围
本标准规定了通过X射线反射技术(XRR)来测量平面衬底上厚度介于约1nm~1μm之间的单
层和多层薄膜的厚度、密度和界面宽度的方法。
本方法使用单色化的平行光进行角度或散射矢量扫描。类似的考虑事项适用于使用分布式探测器
进行平行数据采集的会聚光束或者扫描波长的情形,但本标准不描述这些方法。对于X射线漫反射技
术而言,实验要求是相似的,但本标准不包括这部分内容。
测量可在具有不同配置的设备上进行。这些设备包含实验室仪器、同步辐射光束线上的反射率计
以及工业中的自动系统等。
应注意的是,数据采集时,薄膜可能存在的不稳定性将会引起测量结果准确度下降。XRR使用单
波长入射X射线束、不能提供薄膜的化学信息,因此应注意样品表面可能产生的污染或反应。表面变
化会严重影响最外层薄膜测量结果的准确性。
2 术语、定义、符号和缩略语
2.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1.1
入射角 incidenceangle
入射光束与样品表面间的夹角。
2.1.2
临界角 criticalangle
θc
入射光束与样品表面间的夹角,低于该角度时X射线发生表面全反射、高于该角度时X射......
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