本文采用了半导体热氧化工艺制备膜厚标准样片，该样片使用4寸硅晶圆片制备。在制备完成后我们还需要对样片进行稳定性和均匀性的考核。
光谱型椭偏仪的校准（六）-样片的均匀性考核
样片的均匀性考核实验
膜厚标准样片作为一种标准物质，其测量区域均匀性和稳定性一定要好。在样片制备完成后，我们需要使用3台同型号的光谱型椭偏仪对其测量区域的均匀性和稳定性进行了考核，取这3台仪器测量结果的平均值来作为考核结果。为确保量值准确可溯源，使用相同标称厚度的膜厚标准样片作为标准，光谱型椭偏仪作为比较仪，采用比对测量的方式对制备样片的厚度进行测量，测量结果按照下式进行处理。
式中:
Tvlsi — VLSI标准样片证书上给出的样片厚度量值；
tVLSI13 — 13所测量得到的VLSI标准样片的量值；
tCETC13 — 未修正的13所膜厚样片的测量值；
tc— 修正后的 1 3所膜厚样片的测量值。
选择样片上、中、下、左、右 5 个位置进行考核如图1所示。
样片均匀性考核区域
以5个位置测量结果的zui大差值作为该样片的均匀性，表1为考核结果。由表可知，样片厚度平均值与标称值的zui大偏差仅为0.5%，满足了样片的设计要求。
位置 | 薄膜厚度 | ||
2 | 50 | 500 | |
上 | 1.93 | 49.79 | 501.32 |
中 | 2.04 | 49.87 | 501.42 |
下 | 2.05 | 49.93 | 502.30 |
左 | 1.99 | 49.66 | 501.69 |
右 | 2.03 | 50.07 | 502.00 |
均匀性 | 0.12 | 0.41 | 0.98 |
平均值 | 2.01 | 49.86 | 501.75 |
表1膜厚样片均匀性考核结果
按照上述公式可知 ，样片测量结果的不确定度主要由三部分引入:VLSI标准样片引入的不确定度 (扩展因子k =2)；光谱型椭偏仪测量重复性引入的不确定度;样片的均匀性引入的不确定度(扩展因子k=2.26)。各不确定度分量及样片的测量不确定度评定结果见表2。
不确定度分量 | 薄膜厚度 | ||
2 | 50 | 500 | |
标准样片 | 0.03 | 0.07 | 0.20 |
重复性 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
均匀性 | 0.05 | 0.18 | 0.43 |
扩展不确定度 | 0.12 | 0.38 | 0.96 |
表2 膜厚样片均匀性考核结果
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