橢偏儀校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1932—20211橢偏儀校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于波長(zhǎng)范圍在250nm~2000nm內(nèi)的橢偏儀的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF1497偏光儀校準(zhǔn)規(guī)范GJB/J5463光學(xué)薄膜折射率和厚度測(cè)試儀檢定規(guī)程SEMIE141-0705用于集成計(jì)量的橢偏儀設(shè)備特性指南(Guideforspecificationofellipsometerequipmentforuseinintegratedmetrology)HandbookofEllipsometry,橢偏術(shù)手冊(cè),HGTompkinsandEAIrene(eds.),WilliamAndrewPublishing,2005EllipsometryandPolarizedLight,橢偏術(shù)和偏振光,RMAAzzamandNMBashara,凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計(jì)量單位3.1入射面planeofincidence入射光束和反射光束張成的面[SEMIE141-0705橢偏裝置6]。入射(反射)角規(guī)定為入射(反射)光與樣品表面法線之間的夾角,參見圖1(a)。(a)入射面示意圖(b)橢偏角示意圖圖1入射面和橢偏角示意圖n—樣品表面法線;θ—入射角;rs、rp—s、p偏振復(fù)振幅反射系數(shù)的模;δs、δp—s、p偏振復(fù)振幅反射系數(shù)的相位JJF1932—202123.2橢圓偏振角ellipsometricangle(Ψ,Δ)簡(jiǎn)稱橢偏角,也可分別稱為偏振角和相位差[GJB/J5463原理2.2],單位為度(°),參見圖1(b)。橢偏角是材料的偏振光學(xué)特性參量。以反射為例,假設(shè)p和s表示平行或垂直于入射面的兩正交偏振分量,復(fù)振幅反射系數(shù)的比值rp/rs≡tan(Ψ)exp(iΔ)。本規(guī)范規(guī)定Ψ和Δ的取值范圍分別為[0°~90°]和[-180°~180°]。[HandbookofEllipsometry,橢偏角的表示1.3.1]3.3延遲器retarder也稱為補(bǔ)償器(compensator),是能在入射偏振光束兩正交偏振分量間引入相對(duì)相位差(一般稱為延遲量,單位為度、弧度)的光學(xué)器件。延遲器包括波片、光彈相位調(diào)制器、液晶相位調(diào)制器、電光調(diào)制器、菲涅爾棱鏡、Soleil-Babinet補(bǔ)償器、Berek補(bǔ)償器等。[EllipsometryandPolarizedLight,5.2.1.2Retarders]3.4偏振態(tài)發(fā)生器polarizationstategenerator能夠產(chǎn)生特定偏振態(tài)光的裝置,在橢偏儀中常為線偏振起偏器,或起偏器與延遲器的組合。3.5偏振態(tài)分析器polarizationstateanalyzer能夠部分或完全確定入射光偏振態(tài)參數(shù)的裝置,在橢偏儀中常為線偏振檢偏器,或檢偏器與延遲器的組合。4概述橢偏儀常用于微電子、光電子、薄膜光學(xué)、偏振光學(xué)等領(lǐng)域的橢偏角光譜測(cè)量與分析,按工作原理、結(jié)構(gòu)形式等,可劃分為反射、透射式,或單波長(zhǎng)、多波長(zhǎng)、光譜式,或消光式、旋轉(zhuǎn)偏振光學(xué)元件式、相調(diào)制型等,或固定入射角、可變?nèi)肷浣鞘?等等。橢偏儀測(cè)量橢偏角的基本原理是,由儀器發(fā)出特定偏振態(tài)的偏振光,經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射(透射)后,再經(jīng)偏振、相位延遲元件獲得光強(qiáng)度的變化,經(jīng)儀器分析得到橢偏角?，F(xiàn)代橢偏儀一般由準(zhǔn)直光源、偏振態(tài)發(fā)生器、偏振態(tài)分析器、(分光)探測(cè)系統(tǒng)、樣品臺(tái)、樣品對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)組成,如圖2所示。根據(jù)光與物質(zhì)相互作用的物理模型建立描述偏振態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型,可由橢偏角反演分析物理模型的參數(shù),得到材料、表面等被測(cè)對(duì)象的性質(zhì)。由于物理模型常常不唯一,模型的人為選擇等因素也會(huì)影響分析結(jié)果,因此基于橢偏光譜的橢偏儀校準(zhǔn)是所有分析的前提和保障。圖2橢偏儀結(jié)構(gòu)示意圖(反射模式)1—準(zhǔn)直光源;2—偏振態(tài)發(fā)生器;3—偏振態(tài)分析器;4—(分光)探測(cè)系統(tǒng);5—被測(cè)樣品;6—樣品臺(tái);7—樣品對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)JJF1932—202135計(jì)量特性5.1波長(zhǎng)示值誤差對(duì)光譜式橢偏儀:在(250~850)nm波段,不超過±0.5nm(光譜掃描式)或±1.0nm(多通道式);在(850~2000)nm波段,不超過±4.0nm。5.2光譜帶寬一般不超過±10nm。5.3入射角示值誤差一般不超過±0.05°。5.4橢偏角測(cè)量重復(fù)性以空氣為自然基準(zhǔn)測(cè)量,在(400~800)nm波段,Ψ和Δ的測(cè)量重復(fù)性一般不超過±0.03°;其他波段,測(cè)量重復(fù)性一般不超過±0.06°。5.5波片延遲量示值誤差在633nm波長(zhǎng),對(duì)延遲量名義值90°的波片,一般不超過±4°。5.6橢偏角示值誤差在633nm波長(zhǎng)測(cè)量橢偏角標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí),Ψ和Δ的示值誤差不超過±0.5°。以上指標(biāo)不適用于合格性判別,僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度:(20±5)℃。6.1.2相對(duì)濕度:不大于80%。6.1.3電源電壓:(220±11)V。6.1.4校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)背景光源、振動(dòng)干擾應(yīng)對(duì)測(cè)量無影響,或影響可忽略。6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)光源:根據(jù)需要選擇合適的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)光源,如低壓汞燈、低壓鈉燈、He-Ne激光器等。6.2.2角度標(biāo)準(zhǔn)器:至少具有兩光學(xué)反射面,其夾角大小滿足入射角校準(zhǔn)的需要,見7.5。可以是經(jīng)檢定合格的正多面棱體,或經(jīng)校準(zhǔn)的專用棱體;被校準(zhǔn)的入射角度一般6.2.3延遲量標(biāo)準(zhǔn)樣品:快軸方位已標(biāo)出的波片,在工作波長(zhǎng)633nm下,延遲量名義值為90°,不確定度優(yōu)于0.2°(k=2),其計(jì)量特性可參照J(rèn)JF1497偏光儀校準(zhǔn)規(guī)范。6.2.4橢偏角標(biāo)準(zhǔn)樣品:單晶硅表面SiO2薄膜(至少包含名義厚度50nm、120nm各一片),中央?yún)^(qū)域至少有5mm×5mm范圍內(nèi)橢偏角(波長(zhǎng)633nm)的非均勻性優(yōu)于0.3%(標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值),年變化量小于2%,表面干凈光潔,以干凈塑料專用容器保存。6.2.5其他(必要時(shí)):自準(zhǔn)直儀(檢定合格,見7.5),適用于所考察波段的輔助起偏棱鏡(消光比達(dá)到100000∶1),波片和起偏棱鏡的旋轉(zhuǎn)、裝夾機(jī)構(gòu)。JJF1932—202147校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)前檢查標(biāo)準(zhǔn)樣品表面應(yīng)光潔無塵埃及明顯油污、指紋等,否則應(yīng)當(dāng)清洗后再校準(zhǔn)(例如,可用丙酮沖洗、高純干燥氣體吹干、使樣品在清潔環(huán)境中達(dá)到穩(wěn)定;不建議超聲清洗)。波片標(biāo)準(zhǔn)樣品快軸方向清晰。應(yīng)有型號(hào)、編號(hào)等標(biāo)識(shí)。橢偏儀應(yīng)附帶使用和維護(hù)說明書,工作正常,無影響性能的機(jī)械損傷。儀器預(yù)熱:一般需至少預(yù)熱10min(具體參照使用說明書);光源開啟后一般需預(yù)熱10min。7.2波長(zhǎng)示值誤差將波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)光源的輸出引入探測(cè)光路,待信號(hào)強(qiáng)度足夠或最大化、波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)光源正常工作5min后,用橢偏儀測(cè)量特征譜線圖譜(相對(duì)光譜功率分布)。取峰值波長(zhǎng)或半高全寬中心波長(zhǎng)作為波長(zhǎng)示值λi,按式(1)計(jì)算波長(zhǎng)示值誤差。(1)式中:δλ—波長(zhǎng)示值誤差;N—測(cè)量次數(shù),N≥6;λi—波長(zhǎng)第i次測(cè)量值;λs—波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)值。7.3光譜帶寬掃描汞燈的253.7nm或546.1nm特征譜線,記錄對(duì)應(yīng)圖譜,測(cè)量半高全寬作為儀器的光譜帶寬。7.4橢偏角測(cè)量重復(fù)性橢偏儀入射、反射角設(shè)定為90°;具有機(jī)械掃描式單色儀的光譜橢偏儀,在重復(fù)測(cè)量時(shí),每次均從同一波長(zhǎng)起始點(diǎn)開始掃描;按式(2)得到橢偏角平均值Ψ和Δ。(2)式中,N為重復(fù)測(cè)量次數(shù),N≥6。計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差sΨ和sΔ作為橢偏角測(cè)量重復(fù)性。7.5入射角示值誤差如入射光路出口處有聚焦元件(如微光斑附件),應(yīng)取下,使入射光接近準(zhǔn)直光束。利用入射光從角度標(biāo)準(zhǔn)器工作面反射,并與入射光重合,通過比較入射臂儀器示值與角度標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)角度,得到示值誤差。典型的校準(zhǔn)方法如圖3所示。(1)調(diào)整角度標(biāo)準(zhǔn)器的0工作面與橢偏儀工作時(shí)被測(cè)樣品表面平行;(2)調(diào)節(jié)入射臂角度,必要時(shí)在保證(1)條件下微調(diào)角度標(biāo)準(zhǔn)器方位角,使得入射光經(jīng)角度標(biāo)準(zhǔn)器工作面反射后與入射光重合,記錄此時(shí)儀器顯示的入射臂角度示值;(3)當(dāng)重復(fù)測(cè)量時(shí),需取下角度標(biāo)準(zhǔn)器,重復(fù)(1)~(3)的過程;JJF1932—20215(4)如果難以實(shí)現(xiàn)(2)的操作(例如入射角為固定式),可利用自準(zhǔn)直儀對(duì)準(zhǔn)角度標(biāo)準(zhǔn)器0工作面,調(diào)節(jié)樣品臺(tái)傾角,使反射光與入射光重合,記錄自準(zhǔn)直儀在調(diào)節(jié)前后的示值差值作為入射角示值誤差。重復(fù)測(cè)量N次(N≥9),所得各次測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于0.05°,否則應(yīng)重新測(cè)量。用式(3)計(jì)算入射角的示值誤差。(3)式中:δθ—入射角θ的示值誤差;N—測(cè)量次數(shù),N≥9;θi—入射角第i次測(cè)量值;θs—入射光對(duì)準(zhǔn)的工作面與0工作面的夾角(標(biāo)準(zhǔn)值)。圖3入射角校準(zhǔn)示意圖θ—入射角示值(儀器讀數(shù));θs—入射光對(duì)準(zhǔn)的工作面與0工作面夾角(標(biāo)準(zhǔn)值)7.6波片延遲量示值誤差圖4波片測(cè)量示意圖P—橢偏儀起偏器;C1—波片標(biāo)準(zhǔn)樣品橢偏儀入射設(shè)置為90°,將波片標(biāo)準(zhǔn)樣品C1置于橢偏儀光路中(見圖4),調(diào)節(jié)光軸(快軸)平行于入射面,測(cè)量所得橢偏角Δ就是C1延遲量的測(cè)量值。波片調(diào)節(jié)可參照附錄E。橢偏儀設(shè)定為工作模式,測(cè)量波片的橢偏角ΔCi,用式(4)計(jì)算延遲量示值誤差。JJF1932—20216δRet=ΔCi-ΔCs(4)式中:δRet—橢偏角Δ的示值誤差;N—測(cè)量次數(shù),N≥6;ΔCi—波片延遲量第i次測(cè)量值;ΔCs—波片延遲量標(biāo)準(zhǔn)值。7.7橢偏角的示值誤差橢偏儀入射、反射角設(shè)定為70°或75°,橢偏角標(biāo)準(zhǔn)樣品置于樣品臺(tái)上,調(diào)節(jié)樣品臺(tái)使樣品表面與自準(zhǔn)直儀光軸垂直。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品橢偏角(Ψ,Δ),按式(5)和式(6)計(jì)算示值誤差。(5)(6)式中:δΨ,δΔ—橢偏角Ψ,Δ的示值誤差;N—測(cè)量次數(shù),N≥6;Ψi,Δi———第i次橢偏角測(cè)量值;Ψs,Δs—橢偏角標(biāo)準(zhǔn)值。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果以校準(zhǔn)證書(或校準(zhǔn)報(bào)告)的形式給出。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包括下列信息:1)標(biāo)題:如“校準(zhǔn)證書”;2)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;3)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn);4)證書或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);5)送校單位的名稱和地址;6)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);7)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說明被校對(duì)象的接收日期;8)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;9)對(duì)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);10)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;11)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;12)被校儀器工作的波長(zhǎng)范圍;13)校準(zhǔn)結(jié)果及測(cè)量不確定度的說明;14)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;715)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí),以及簽發(fā)日期;16)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;17)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)印證書或報(bào)告的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔橢偏儀的復(fù)校時(shí)間間隔根據(jù)使用情況由用戶確定,建議復(fù)校時(shí)間間隔為1年。但當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)樣品清潔后、更換重要部件、維修或?qū)x器性能有懷疑時(shí),應(yīng)隨時(shí)校準(zhǔn)。JJF1932—20218附錄A校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式(供參考)證書編號(hào):共頁第頁校準(zhǔn)依據(jù)技術(shù)文件(代號(hào)、名稱)校準(zhǔn)的環(huán)境條件:溫度:相對(duì)濕度:校準(zhǔn)地點(diǎn):校準(zhǔn)使用的主要計(jì)量器具:名稱測(cè)量范圍不確定度/準(zhǔn)確度證書編號(hào)證書有效期至YYYY-MM-DD證書編號(hào):共頁第頁1.光譜帶寬:(光譜線:)2.波長(zhǎng)示值誤差單位:nm標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)測(cè)量值平均值示值誤差注:示值誤差=平均值-標(biāo)準(zhǔn)值角度標(biāo)準(zhǔn)值:θ角度標(biāo)準(zhǔn)值:θs=序號(hào)測(cè)量值/(°)123456?平均值示值誤差JJF1932—20219波片延遲量標(biāo)準(zhǔn)值:Δ波片延遲量標(biāo)準(zhǔn)值:ΔCs=序號(hào)測(cè)量值/(°)123456平均值示值誤差5.橢偏角示值誤差樣品:(編號(hào):)標(biāo)準(zhǔn)值:Ψs=,Δs=。入射角:序號(hào)Ψ/(°)Δ/(°)123456?平均值示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度的描述:UΨ驗(yàn)員(k=2);UΔ=(k=2)。10附錄B校準(zhǔn)原始記錄格式(供參考)證書編號(hào):儀器名稱型號(hào)規(guī)格制造廠家出廠編號(hào)送檢單位名稱□儀器1.開關(guān)、鍵、鈕損傷:□無/□有()2.顯示、軟件和存儲(chǔ)功能:□正常/□不正常()3.機(jī)械結(jié)構(gòu)外觀:□正常/□不正常()4.其他:□樣品1.樣品完整性:□正常/□不正常()2.樣品表面是否干凈:□是/□否()3.其他:名稱測(cè)量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)證書編號(hào)證書有效期至YYYY-MM-DD1.偏振元件方位角設(shè)定:□起偏器□檢偏器□相位延遲器(類型:□波片□其他:)2.波長(zhǎng)3.如校準(zhǔn)橢偏儀用標(biāo)準(zhǔn)樣品,則幾何條件:□樣品幾何中心□其他:4.如校準(zhǔn)橢偏儀,儀器狀態(tài):□光信號(hào)水平:□積分時(shí)間:□自適應(yīng)/□手動(dòng)()□其他:11樣品:入射角:□70°,□90°,□其他樣品:入射角:□70°,□90°,□其他序號(hào)Ψ/(°)Δ/(°)序號(hào)Ψ/(°)Δ/(°)112233445566??平均值平均值標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值示值誤差示值誤差(適用于光譜橢偏儀,儀器軟件生成的圖或者光譜數(shù)據(jù),可另附頁)(儀器軟件采用的光學(xué)模型、參數(shù),擬合分析得到的導(dǎo)出參數(shù)值)UΨ=(k=2);UΔ=(k=2)(導(dǎo)出參數(shù)分析不確定度描述,參照附錄D)溫度℃,相對(duì)濕度%,地點(diǎn):校準(zhǔn)員核驗(yàn)員JJF1932—202112附錄C不確定度評(píng)定示例C.1測(cè)量模型入射角、波片延遲量、橢偏角(Ψ,Δ)的示值誤差的測(cè)量模型為:δθ=θ-θs(C.1)δRet(λ)=ΔC(λ)-ΔCs(λ)(C.2)δΨ(λ)=Ψ(λ)-Ψs(λ)+δθΨ+δλΨ+δBWΨ(C.3)δΔ(λ)=Δ(λ)-Δs(λ)+δθΔ+δλΔ+δBWΔ(C.4)式中:λ—波長(zhǎng);δθ—入射角示值誤差; θ—入射角示值算術(shù)平均值;θs—角度標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)值;δRet—波片延遲量示值誤差; ΔC—波片延遲量測(cè)量值算術(shù)平均值;ΔCs—波片延遲量標(biāo)準(zhǔn)值;δΨ,δΔ—橢偏角的示值誤差;Ψ,Δ—橢偏角測(cè)量值算術(shù)平均值;Ψs,Δs—橢偏角標(biāo)準(zhǔn)值;δθΨ,δθΔ—入射角引入的橢偏角示值誤差;δλΨ,δλΔ—波長(zhǎng)引入的橢偏角示值誤差;δBWΨ,δBWΔ—帶寬引入的橢偏角示值誤差。注意,橢偏角示值誤差δΨ,δΔ與入射角、波長(zhǎng)和樣品均有關(guān),在給定入射角和波長(zhǎng)條件下,采用橢偏角分析導(dǎo)出參數(shù)(膜厚、薄膜光學(xué)常數(shù)等)及其不確定度時(shí),需逐個(gè)樣品單獨(dú)進(jìn)行。C.2輸出量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度(C.5)(C.6)u(δΨ)=u2(Ψ)+u2(Ψs)+u(Ψ)+u(Ψ)+uBW(Ψ)(C.7)u(δΔ)=u2(Δ)+u2(Δs)+u(Δ)+u(Δ)+uBW(Δ)(C.8)C.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定C.3.1入射角示值誤差的不確定度C.3.1.1入射角標(biāo)準(zhǔn)值θs的標(biāo)準(zhǔn)不確定度JJF1932—2021132),準(zhǔn),級(jí):為四等,根據(jù)檢定規(guī)程,不確定度為1″(k=C.3.1.2測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度取下角度標(biāo)準(zhǔn)器,重新裝載、調(diào)整、測(cè)量,重復(fù)9次,計(jì)算平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,作測(cè)定,u(θ)=0.005°。由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:取包含因子k=2,則展(δ)度u為(δ:θ)=0.01°(kC.3.2波片延遲量示值誤差測(cè)量不確定度C.3.2.1波片延遲量標(biāo)準(zhǔn)值ΔCs的標(biāo)準(zhǔn)不確定度2),級(jí):計(jì)量部門校準(zhǔn),其標(biāo)準(zhǔn)延遲量值ΔCs的不確定度為0.2°(k=u(ΔCs)=0.2°/2=0.1°C.3.2.2測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度重新裝載波片,重復(fù)6次,考察重復(fù)性。632.8nm波長(zhǎng)延遲量極差為0.1°,單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=0.1°/2.53=0.04°,重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:C.3.2.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與擴(kuò)展不確定度由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:U(δRet)=ku(δRet)=U(δRet)=ku(δRet)=0.2°(k=2)C.3.3橢偏角示值誤差的測(cè)量不確定度采用橢偏儀標(biāo)準(zhǔn)樣品評(píng)價(jià)橢偏角示值誤差,名義厚度為50nm、120nm的兩個(gè)樣品編號(hào)分別為CRM50、CRM120。C.3.3.1測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)定橢偏儀的入射角為70°。各樣品測(cè)量重復(fù)6次,用極差法確定平均值的不確定度。表C.1測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度CRM50CRM120u(Ψ)/(°)0.010.02u(Δ)/(°)0.060.02C.3.3.2標(biāo)準(zhǔn)值Ψs,Δs引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度JJF1932—202114橢偏角標(biāo)準(zhǔn)樣品送上級(jí)部門校準(zhǔn),橢偏角的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表C.2所示。表C.2橢偏角標(biāo)準(zhǔn)值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度CRM50CRM120U(Ψs)/(°)(k=2)0.30.4U(Δs)/(°)(k=2)0.40.4u(Ψs)/(°)0.150.2u(Δs)/(°)0.20.2C.3.3.3入射角引入的不確定度根據(jù)“空氣/SiO2/Si”的橢偏光學(xué)模型(見附錄D),計(jì)算入射角在70°變化±0.05°時(shí)橢偏角的變化量絕對(duì)值,取最大值δθΨ、δθΔ,然后按均勻分布(包含因子取 3)計(jì)算入射角引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,如表C.3所示。表C.3入射角引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度CRM50CRM120δθΨ/(°)0.0040.04δθΔ/(°)0.240.25uθ(Ψ)/(°)0.0020.02uθ(Δ)/(°)0.140.14C.3.3.4波長(zhǎng)引入的不確定度在632.9nm處,根據(jù)模型計(jì)算(參考附錄D),波長(zhǎng)變化0.1nm對(duì)橢偏角的影響按均勻分布處理,引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表C.4所示。表C.4波長(zhǎng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度CRM50CRM120uλ(Ψ)/(°)0.0020.013uλ(Δ)/(°)0.0030.007C.3.3.5帶寬引入的不確定度針對(duì)本示例所用儀器,調(diào)節(jié)狹縫寬度,并用汞燈考察相應(yīng)帶寬,在4.2nm、2.5nm和1.2nm三種帶寬下測(cè)量633nm波長(zhǎng)下橢偏角,結(jié)果表明,橢偏角隨帶寬的變化(δBWΨ、δBWΔ)不明顯,變化量和標(biāo)準(zhǔn)偏差基本在同一量級(jí),取最大差值按均勻分布考慮,計(jì)算帶寬引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uBW(Ψ)=0.02°/3≈0.01°uBW(Δ)=0.05°/3≈0.03°C.3.3.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與擴(kuò)展不確定度由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(δΨ)=u2(Ψ)+u2(Ψs)+u(Ψ)+u(Ψ)+u(Ψ)u(δΔ)=u2(Δ)+u2(Δs)+u(Δ)+u(Δ)+u(Δ)計(jì)算擴(kuò)展不確定度時(shí),取包含因子k=2,結(jié)果如表C.5所示。JJF1932—202115表C.5橢偏角的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與擴(kuò)展不確定度波長(zhǎng)/nmCRM50CRM120u(δΨ)/(°)0.150.20u(δΔ)/(°)0.250.25U(δΨ)/(°)(k=2)0.30.4U(δΔ)/(°)(k=2)0.50.5JJF1932—202116附錄D硅表面氧化硅的橢偏光學(xué)模型在(250~2000)nm波段范圍,透明材料的折射率作為波長(zhǎng)的函數(shù)(色散關(guān)系),常用Cauchy模型描述:(D.1)波長(zhǎng)λ的單位為nm,A、B和C為待定參數(shù);此外,也常采用Lorentz、Tau