Методика поверки «Установка для измерения толщины UltraMap S100-FP» (МП 045. M44-17)

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель службы качества

ФГУП «ВНИИОФИ»

Государственная система обеспечения единства измерений

Установка для измерения толщины UltraMap S100-FP

Методика поверки

МП 045. М44-17

Главный метролог

ГУП «ВНИИОФИ»

Москва 2017 г.

Настоящая методика поверки распространяется на установку для измерения толщины UltraMap S100-FP (далее по тексту - установка), предназначенную для бесконтактных измерений толщины любого твердого объекта, в том числе полупроводниковых пластин из различных материалов, включая кремний, арсенид галлия, фосфид индия, германий и сапфир, и устанавливает операции при проведении их первичной и периодической поверок.

Интервал между поверками - 1 год.

2.1 При проведении первичной и периодической поверок выполняются операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

2.2 При получении отрицательных результатов при проведении хотя бы одной операции поверка прекращается.

3.1 При проведении первичной и периодической поверок применяются средства поверки, указанные в таблице 2.

Таблица 2

• 3.2 Средства поверки, указанные в таблице 2, должны быть поверены и аттестованы в установленном порядке. Допускается также применение других средств, не приведенных в таблице 2, но обеспечивающих определение (контроль) метрологических характеристик установки с требуемой точностью.

• 4.1 К проведению поверки допускают лица, изучивших настоящую методику поверки и Руководство по эксплуатации установки, имеющих квалификационную группу не ниже III в соответствии с правилами по охране труда и эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.13 № 328Н и прошедшие полный инструктаж по технике безопасности, прошедших обучение на право проведения поверки по требуемому виду измерений.

• 5.1 При проведении поверки следует соблюдать требования, установленные ГОСТ Р 12.1.031-2010, ГОСТ 12.1.040-83, правилами по охране труда и эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.13 № 328Н. Оборудование, применяемое при поверке, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-91. Воздух рабочей зоны должен соответствовать ГОСТ 12.1.005-88 при температуре помещения, соответствующей условиям для легких физических работ.

• 5.2 Система электрического питания прибора должна быть защищена от колебаний и пиков сетевого напряжения, искровые генераторы не должны устанавливаться вблизи прибора.

• 5.3 При выполнении поверки должны соблюдаться требования, указанные в «Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Госэнергонадзором, а также требования руководства по эксплуатации установки.

• 5.4 Помещение, в котором проводится поверка, должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

• 6.1 Все этапы поверки, за исключением особо оговоренных, проводят при следующих условиях:

• - температура окружающего воздуха, °C                        20 ± 1;

• - относительная влажность воздуха, %                           65 ± 15;

• - атмосферное давление, кПа                                   100 ± 4.

• 6.2 Помещение, где проводится поверка, должно быть чистым и сухим, свободным от пыли, паров кислот и щелочей. Допускаемый перепад температуры при проведении поверки - не более 1 °C.

• 6.3 В помещении не допускаются мощные электрические и магнитные поля.

• 7.1 Расположить установку вдали отопительных устройств и осветительной аппаратуры.

• 7.2 Подготовить средства поверки к работе в соответствии с его Руководством по эксплуатации.

• 7.3 Выдержать установку и средства поверки в условиях, указанных в п.6.1 настоящей Методики поверки, не менее 2 часов.

• 7.4 Включить установку в сеть. Переключатель «ЕМО» перевести в положение «OFF», переключатель на корпусе установки перевести в положение «ON», включить блоки управления, настроить интенсивность подачи чистого азота, плавно поворачивая вентиль баллона, до значения «5» на манометре установки.

• 7.5 Включить компьютер и запустить программу «UltraMap» (см. рисунок 1).

  >SlGMA[feCH_;

  Ultra Map

  _

ww w. s ig ma960O.com

Version 1.12.0

No part of rtiis program may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electr onic or mechanical, for any purpose, without express written permission of S'igmaTech Inc.

(C) 1999 Slgmetech inc.

Рисунок 1

• 8 Проведение поверки

• 8.1.1 При внешнем осмотре установки должно быть установлено:

• - отсутствие механических повреждений на металлических деталях установки;

• - наличие и прочность органов управления и коммутации, четкость фиксации их положения;

• -  чистота гнезд, разъемов и клемм;

• - состояние соединительных кабелей;

• -  состояние и четкость маркировок;

• - отсутствие механических повреждений компьютера.

• 8.1.2 Установка считается прошедшей операцию поверки, если корпус, внешние элементы, органы управления и индикации не повреждены. При отрицательных результатах проверки внешнего вида дальнейшие операции поверки не производятся, необходимо проинформировать заказчика и согласовать дальнейшие действия.

• 8.2.1 Опробование осуществляется с использованием калибровочных пластин Mitutoyo зав. №№ 050712 (200,0000 ± 0,0002) мкм, № 050448 (1000,0000 ± 0,0006) мкм, поставляемых вместе с установкой. Данные пластины закрепляются в специальный держатель и устанавливаются в крепление на платформе установки (см. рисунок 2).

  

А                             Б

Рисунок 2 - Специальный держатель для пластин (А) в составе измерительного модуля установки (Б)

• 8.2.2 В программе «UltraMap» необходимо нажать кнопку «Start». Выбрать подпункт «Measurement» и зайти во вкладку «Recipe».

• 8.2.3 Во вкладке «Recipe» задается размер измеряемой области «Wafer size» равный 50 нм, а также шаг решетки «Grid Size» равный 5 нм. Далее с помощью мышки на изображении пластины или в поле «Current» (Х=20мм, У=-15мм) нужно задать расположение трех точек, в которых будет проводиться измерение толщины калибровочных пластин. При выборе функции «Snap» точки будут располагаться в ближайших узлах заданной решетки. Затем нажмите «Save», чтобы сохранить набор команд (см. рисунок 3).

ЙЛЖаМар Setup! _

Edit View

Рисунок 3

• 8.2.4 В появившемся окне «UltraMap Measurement» нажать кнопку «Start» (см. рисунок 4). При этом прибор автоматически проведет калибровку и начнет измерение.

IJItraMap Measurement

Measurement Status

Wafer# Pont» Розйоп _;

Рисунок 4

• 8.2.5 После окончания процедуры измерения в выпадающем окне необходимо нажать кнопку «Save» и сохранить данные в рабочую директорию (см. рисунок 5). Полученные результаты измерения должны сохраниться в выбранную директорию в формате «.csv», совместимом с Microsoft Excel. _________________

  load Session j

  Selected Wafer: #3999

  Mao Wafer j

  Wafer ID:

  Рисунок 5

  | Save ]

  Lot 10:

  Exit

  

TIR Ш 5.36 5.32

• 8.2.6 Установка считается прошедшей опробование, если осуществляется инициализация ПО, в программе «UltraMap» осуществляется выбор команд и их сохранение, при запуске измерения установка автоматически калибруется, а результаты можно сохранить в выбранном формате для последующей обработки. При отрицательных результатах дальнейшие операции поверки не производятся, необходимо проинформировать заказчика и согласовать дальнейшие действия.

• 8.3.1  Проверяют соответствие идентификационных данных программного обеспечения сведениям, приведенным в описании типа на установку.

• 8.3.2 Идентификационные данные ПО появляются в окне при запуске программы «UltraMap».

• 8.3.3   Установка считается прошедшей операцию поверки, если идентификационные данные программного обеспечения соответствуют значениям,

приведенным в таблице 3. Таблица 3

• 8.4 Определение метрологических характеристик установки

• 8.4.1.1  В специальном держателе закрепить меры длины концевые плоскопараллельные из состава Государственного рабочего эталона единицы длины 3-го разряда в диапазоне от 0,5 до 100,0 мм с зав. №№ 0,5 (0,50001 ± 0,00020) мм; 1 (0,99989 ± 0,00020) мм; 2 (2,00012 ± 0,00020) мм и установить в крепление на платформе установки (см. рисунок 2).

• 8.4.1.2 В программе «UltraMap» нажать кнопку «Start». Выбрать подпункт «Measurement» и зайти во вкладку «Recipe».

• 8.4.1.3 Во вкладке «Recipe» задать размер измеряемой области «Wafer size» равный 50 нм, а также шаг решетки «Grid Size» равный 5 нм. Далее с помощью мышки нужно задать расположение трех точек, в которых будет проводиться измерение толщины меры № 0,5. Затем нажать кнопку «Save», чтобы сохранить выбранный набор команд (см. рисунок 3).

• 8.4.1.4 В появившемся окне «UltraMap Measurement» нажать кнопку «Start» (см. рисунок 4). При этом прибор автоматически проведет калибровку и начнет измерение.

• 8.4.1.5 После окончания процедуры измерения в выпадающем окне необходимо нажать кнопку «Save» и сохранить данные в формате .csv в рабочую директорию (см. рисунок 5).

• 8.4.1.6 Повторить п.п. 8.4.1.2 - 8.4.1.5 10 раз, убрав флажок у функции «Snap» и перемещая точку измерения относительно узлов заданной решетки в два других положения в пределах поверхности меры № 0,5.

• 8.4.1.7 Последовательно повторить п.п. 8.4.1.2 - 8.4.1.6 для мер № 1 и № 2. Результатом измерения является полученное значение толщины меры.

• 8.4.1.8 Убрать специальный держатель для мер из крепления на платформе, изъять меры из держателя и установить меры с зав. №№ 1,02 (1,02006 ± 0,00020) мм; 1,1 (1,09997 ±0,00020) мм.

• 8.4.1.9 Повторить п.п.8.4.1.2 - 8.4.1.6 для мер № 1,02 и № 1,1.

• 8.4.1.10 Вычислить разность измеренных толщин для пары мер №1 и №1,02, а также для пары мер №1 и №1,1. Результатом измерения является разность толщин.

• 8.4.1.11 Определить среднее арифметическое значение результатов измерений по формуле (1):

х =

(1) где X, - результат измерения толщины меры в мкм по п. 8.4.1.7 или результат измерения разности толщин мер в мкм по п. 8.4.1.10; i= 1, 2,... - номер измерения; и=30 - количество измерений (по 10 измерений в 3-х разных точках поверхности меры).

• 8.4.1.12 Вычислить среднее квадратическое отклонение результата измерения по формуле (2):

_  ЕГ=1(Х; - х)²

\ ⁿ ~ 1

■ (2)

• 8.4.1.13    Вычислить среднее квадратическое   отклонение среднего

арифметического по формуле (3):

5

$х ~ ~7=

у/П

(3)

• 8.4.1.14 Вычислить доверительные границы случайной погрешности по формуле (4):

где t - коэффициент Стьюдента, зависящий от числа измерений и доверительной вероятности, при и=30, Р=0,95 /=2,04 по ГОСТ Р 8.736-2011, Приложение Д.

• 8.4.1.15  Вычислить значение границы неисключенной систематической погрешности результата измерения толщин мер №0,5, №1 и №2 по формуле (5):

0_Г= |0|+ М-х|,                            (5)

где |d — х| - допускаемая погрешность измерений в мкм на установке, d - номинальная толщина мер №0,5, №1 и №2, в - неисключенная систематическая погрешность мер №0,5, №1 и №2, указанные в их сертификатах калибровки или свидетельствах о поверке.

• 8.4.1.16  Вычислить значение границы неисключенной систематической погрешности результата измерения разности толщин мер № 1 и № 1,02 по формуле (6):

9? = l^il + |0г1 + |Arf — х|,

а также разности толщин мер №1 и № 1,1 по формуле (7):

0_Г= |0_Х| + |6>з| + |Ad -х|,                              (7)

где |0_Х |, |0₂1 > 1#з1 • неисключенная систематическая погрешность, соответственно, мер №1, №1,02, и №1,1, указанная в их сертификатах калибровки или свидетельствах о поверке.

• 8.4.1.17 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений толщины мер определяются по формуле (8):

• 3 = +KS_z,

  (8)

где S_s - суммарное среднее квадратическое отклонение оценки измеряемой величины, рассчитываемое по формуле (9):

К - коэффициент, рассчитываемый по формуле (10):

0у + £ ^к= VTV

(Ю)

• 8.4.1.18 Установка считается прошедшей поверку, если диапазон измерения толщины составляет от 20 до 2000 мкм, а абсолютная погрешность измерения толщины не превышает ± 3 мкм.

• 9.1 Результаты поверки заносятся в протокол (форма протокола приведена в приложении 1 настоящей методики поверки).

• 9.2 Установка, прошедшая поверку с положительным результатом, признается пригодной и допускается к применению. На нее выдается свидетельство о поверке установленной формы с указанием полученных по п. 8.4.1 фактических значений метрологических характеристик установки и наносят знак поверки (место нанесения указано в описании типа) согласно Приказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015г. «Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке», и установку допускают к эксплуатации.

• 9.3 Установка, прошедшая поверку с отрицательным результатом, признается непригодной, не допускается к применению и на нее выдается извещение о непригодности с указанием причин. Свидетельство о предыдущей поверке и знак поверки аннулируют и выписывают «Извещение о непригодности» с указанием причин в соответствии с требованиями Приказа Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015г.

Начальник лаборатории НИО М-44-2

Г.Н. Вишняков

С.С. Бочкарева

ФГУП «ВНИИОФИ»

Младший научный сотрудник НИО М-44

ФГУП «ВНИИОФИ»

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

к Методике поверки «Установка для измерения толщины UltraMap S1OO-FP

ПРОТОКОЛ

первичной / периодической поверки

от «_______»____________201__года

Средство измерений: Установка для измерения толщины UltraMap S100-FP__________

(Наименование СИ, тип (если в состав СИ входит несколько автономных блоков то приводят их перечень (наименования) и типы с разделением знаком «косая дробь» /)

Зав.№ 2050/0119-06_________________________________________________________

Принадлежащее______________________________

Наименование юридического лица, ИЙН

Поверено в соответствии с методикой поверки МП .М44-17 «Установка для измерения толщины UltraMap S100-F». Методика поверки», утвержденной ФГУП «ВНИИОФИ» 26 июня 2017 г._____________________________________

Наименование документа на поверку, кем утвержден (согласован), дата

С применением эталонов ______________________________________________

(наименование, заводской номер, разряд, класс точности или погрешность)

При следующих значениях влияющих факторов:____________________________

(приводят перечень и значения влияющих факторов, нормированных в методике поверки)

Получены результаты поверки метрологических характеристик:

По результатам поверки средство измерений признано пригодным / непригодным к применению в соответствии с ГОСТ 8.585-2013.

Рекомендации_____________________________________________

Средство измерений признать пригодным (или непригодным) для применения

Исполнители:______________________________________________________________

_________________________________________подписи, ФИО, должность

10