ICS31.200 L55 中华人民共和国国家标准 GB/T26113—2010 微 机电系统(MEMS)技术 微几何量评定总则 Micro-electromechanicalsystemtechnology— Generalrulesfortheassessmentofmicro-geometricalparameters 2011-01-10发布 2011-10-01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前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国微机电技术标准化技术委员会(SAC/TC336)提出并归口。 本标准主要起草单位:中机生产力促进中心、西安交通大学、天津大学、中原工学院。 本标准主要起草人:丁红宇、张苹、刘伟、蒋庄德、景蔚萱、胡晓东、赵则祥。 ⅠGB/T26113—2010 微机电系统(MEMS)技术 微几何量评定总则 1 范围 本标准规定了微几何量的评定基本原则、评定要素、评定程序、评定方法以及评定规则。 本标准适用于企业、研究机构、检测机构等从事微机电技术及产品的研究、设计、生产、检测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本 文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T3505 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法术语、定义及表面结构参数 GB/T18779.2 产品几何量技术规范(GPS) 工件与测量设备的测量检验 第2部分:测量设备 校准和产品检验中GPS测量的不确定度评定指南 GB/T26111 微机电系统(MEMS)技术 术语 3 术语和定义 GB/T3505和GB/T26111中给出的术语和定义以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 微几何要素 micro-geometricalfeature 构成微结构几何特征最基本的点、线、面。 3.2 微几何量 micro-geometricalparameter MEMS构件的几何特征参数。 3.3 尺寸特征 featureofsize 由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定几何形状。 3.4 表面结构 surfacestructure 几何表面的重复性或偶然性偏差,这些偏差形成该表面的三维形貌。 3.5 表面(结构)参数 surface(structure)parameter 表示表面微观几何特性的参数。 3.6 形状特征 characteristicofform 单一实际要素的形状所允许的变动全量。 1GB/T26113—2010 3.7 位置特征 characteristicofposition 实际要素的方向或位置相对于基准所允许的变动全量。 4 评定基本原则 4.1 冗余原则 任何测量系统都存在误差,当通过减小阿贝误差、热变形等方法不能提高测量精度时,要考虑采用 冗余测量,如测量次数的增加、测量方式的改变、测量传感器数量的增加等来提高测量精度。 ———微几何量评定宜遵从冗余原则。 ———当采用冗余原则时,应合理设计冗余度。 ———在测量过程中,可利用冗余对测量信息进行诊断,剔除粗大误差。 4.2 测量特征参数原则 测量实际要素上具有代表性的参数-特征参数,用这些特征参数的差异来表示被测实际要素的相应 误差。 5 评定要素 微几何量主要是反映特征尺寸在微米级别的MEMS结构的尺寸和质量特征。微几何量评定要素 (见表1)主要包括:尺寸特征、形位特征、表面结构特征等三类。 表1 评定要素分类关系 类 别 评定要素 尺寸特征尺寸 半径 角度 距离 形位特征直线度 圆度 平面度 平行度 垂直度 倾斜度 同心度 位置度 对称度 表面结构特征原始轮廓 粗糙度轮廓 波纹度轮廓 表面缺陷 2GB/T26113—2010 6 评定程序 微几何量评定的基本程序(见图1)如下: 1) 根据评定要素确定测量任务,对于不能直接进行测量的评定要素,可以通过计算转化等方法采 用间接测量方法进行。 2) 根据可行性和现有条件,确定合适的测量方法(框2); 3) 根据测量方法,明确测量步骤,进行测量(框3); 4) 按照所选方法确定测量次数,将测量数据(框4)进行误差分析及误差处理(框5),如需要进行 相应计算转化才能得到评定要素,则按照给定的计算方法进行计算(框6)得到计算结果; 5) 根据测量过程等因素,进行测量不确定度概算(框7); 6) 选定合适的评定规则、评定指标对处理后的测量结果进行评定(框8),得出评定结论(框9)。 图1 微几何量评定程序流程图 7 测量样品 凡使用的测量样品需给出测量样品规范。测量样品规范应包括样品的结构几何特征尺寸、表面特 征等对测量样品特征进行描述的文字(如需要可以加图形进行描述),确保使用者可以明确测量样品的 结构特征。 8 测量方法 8.1 测量方法概述 微几何量评定要素可采用测量方法主要有:光学显微视觉测量法、扫描电子显微镜测量法、接触式 探针轮廓测量法、光学探针轮廓测量法、光学干涉显微测量法、扫描探针显微镜测量法、椭圆偏振膜厚测 量法、光反射膜厚测量法等(参见附录A)。 表2 测量方法与评定要素对应表 测量方法 评定要素 光学显 微视觉 测量法扫描电 子显微 镜测量法接触式 探针轮 廓测量法光学探 针轮廓 测量法光学显 微干涉 测量法扫描探 针显微 镜测量法椭圆偏 振膜厚 测量法光反射 膜厚测 量法 尺寸 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 半径 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 距离 ○ ○ √ √ √ √ √ √ 3GB/T26113—2010 表2(续) 测量方法 评定要素 光学显 微视觉 测量法扫描电 子显微 镜测量法接触式 探针轮 廓测量法光学探 针轮廓 测量法光学显 微干涉 测量法扫描探 针显微 镜测量法椭圆偏 振膜厚 测量法光反射 膜厚测 量法 角度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 直线度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 圆度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 平面度 ○ ○ √ √ √ √ ○ ○ 平行度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 垂直度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 倾斜度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 位置度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 同心度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 对称度 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 原始表面轮廓 ○ ○ √ √ √ √ ○ ○ 粗糙度轮廓 ○ ○ √ √ √ √ ○ ○ 波纹度轮廓 ○ ○ √ √ √ √ ○ ○ 表面缺陷 √ √ √ √ √ √ ○ ○ 注1:√表示测量方法可用于此评定要素的测量,○表示测量方法不可用于此评定要素的测量。 注2:光学显微视觉测量法和扫描电子显微镜测量法属于2维测量,只能对平面的2维几何量特征要素进行 评定。 注3:接触式探针轮廓测量法、光学探针轮廓测量法、光学干涉显微测量法、扫描探针显微镜测量法属于2.5维测 量,微结构侧壁轮廓的测量还不能很好的实现,应用于3维几何量特征要素的评定有一定的限制条件。 注4:椭圆偏振膜厚测量法和光反射膜厚测量法只适用于薄膜厚度的测量,对应于“距离”评定要素。 8.2 测量条件 需给出明确的测量条件(如测量环境、仪器等)。 凡所使用的测量仪器和设备需经国家计量部门校准,且仪器须在校准期内使用。 9 测量数据处理 9.1 测量误差的类型 对测量结果应进行误差分析。按它们在测量结果中出现的规律,误差可分为系统误差、随机误差和 粗大误差、漂移等。 ———系统误差:在重复条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值 之差,称为系统误差。 ———随机误差:在可重复条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差,称为随 机误差。 4GB/T26113—2010