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X射线反射法纳米薄膜厚度标准片校准规范
(征求意见稿)
实验报告
一、简介
本实验报告的目的是通过一系列的模拟试验，验证和考察新制订技术规范中校准方法的科学性、合理性和可操作性。在实验过程中课题组考察了多种材料的纳米薄膜厚度标准片。
二、实验报告
2.1所用的标准器具
校准纳米薄膜厚度标准片所用的标准器具为X射线衍射仪，应具有X射线反射功能，按照JJF1613经纳米薄膜厚度标准物质校准，或采用直接溯源方式建立计量标准装置。
2.2测试结果
按照征求意见稿6.2.2校准方法，对二氧化硅/硅基底、氮化硅/硅基底、氧化铪/氧化铝/硅基底、GaAs/AlAs超晶格多层膜、Ni/Cr薄膜厚度标准片进行测量，按照征求意见稿附录A进行不确定度评定。
2.2.1二氧化硅/硅厚度标准片
标准片尺寸为2cm×2cm，放置于样品盘中心，进行共9次重复测量和拟合，拟合结果见表1.
表1二氧化硅层厚度测量结果（单位：nm）
SiO2层
1
4.755
2
4.762
3
4.761
4
4.765
5
4.752
6
4.752
7
4.757
8
4.752
9
4.758
平均值
4.757
扩展不确定度(k=2)
0.021
2.2.2氮化硅/硅厚度标准片
标准片尺寸为3英寸，放置于样品盘中心，取4个位置进行测量和拟合，拟合结果见表2.
表2氮化硅层厚度测量结果（单位：nm）
拟合次数
样品不同位置的测量值
位置1
位置2
位置3
位置4
1
213.052
212.688
212.669
212.891
2
213.264
212.770
212.896
212.995
3
213.231
212.793
212.902
212.937
不同位置平均值
212.924
扩展不确定度(k=2)
0.112
均匀性
0.432
2.2.3氧化铪/氧化铝/硅厚度标准片
标准片尺寸为2cm×2cm，放置于样品盘中心，进行共9次重复测量和拟合，拟合结果见表3.
表3氧化铪/氧化铝膜层厚度测量结果（单位：nm）
HfO2层
Al2O3层
1
4.755
9.382
2
4.762
9.377
3
4.761
9.378
4
4.765
9.381
5
4.752
9.408
6
4.752
9.410
7
4.757
9.410
8
4.752
9.386
9
4.758
9.369
平均值
4.757
9.389
扩展不确定度(k=2)
0.021
0.023
2.2.4GaAs/AlAs超晶格多层膜厚度标准片
标准片尺寸为2cm×2cm，放置于样品盘中心，进行共9次重复测量和拟合，拟合结果见表4.
表4GaAs/AlAs超晶格多层膜厚度测量结果（单位：nm）
氧化层
第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
第六层
1
4.085
18.114
10.371
9.537
10.406
9.488
10.416
2
4.074
17.949
10.373
9.525
10.372
9.513
10.425
3
4.076
17.903
10.434
9.497
10.356
9.485
10.429
4
4.093
18.050
10.386
9.577
10.350
9.502
10.430
5
4.122
18.031
10.403
9.546
10.311
9.541
10.383
6
4.114
18.116
10.408
9.549
10.341
9.527
10.401
7
4.115
17.801
10.404
9.546
10.323
9.550
10.428
8
4.165
18.051
10.426
9.515
10.336
9.546
10.372
9
4.138
17.819
10.459
9.498
10.345
9.566
10.392
平均值
4.109
17.982
10.407
9.532
10.349
9.524
10.408
扩展不确定度(k=2)
0.029
0.082
0.028
0.027
0.028
0.028
0.025
2.2.4Ni/Cr薄膜厚度标准片
标准片尺寸为8cm×4cm，取3个位置进行测量和拟合，拟合结果见表5.
表5Ni/Cr薄膜厚度测量结果（单位：nm）
测量次数
样品不同位置的测量值
位置1
位置2
位置3
1
94.532
94.508
94.416
2
94.464
94.570
94.471
3
94.581
94.462
94.392
不同位置平均值
94.488
扩展不确定度(k=2)
0.048
均匀性
0.099
3.结论
采用校准规范中规定的校准方法，对多种材料的纳米薄膜厚度标准片
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