ICS 31.200 L 55
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 26113-2010
微机电系统(MEMS)技术
微几何量评定总则
Micro-electromechanical system technology
General rules for the assessment of micro-geometrical parameters
2011-10-01实施
2011-01-10发布
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 GB/T 26113—2010
前言
本标准按照GB/T1.1一2009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。
- GB/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-geometrical parameter MEMS构件的几何特征参数。
3. 3
尺寸特征 feature of size 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 surface structure 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 characteristic of form 单一实际要素的形状所允许的变动全量。
1 GB/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。
评定基本原则
4
4.1穴余原则
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，要考虑采用允余测量，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允余原则。 一当采用允余原则时，应合理设计允余度。 在测量过程中，可利用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
评定要素尺寸半径角度距离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原始轮廓粗糙度轮廊波纹度轮廊表面缺陷
类 别
尺寸特征
形位特征
表面结构特征
2 GB/T 26113—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索，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）。
测量数据处理
6 计算
2 测量方法
5 误差处理
8
7
9
1 测量任务
4 测量数据
3 测量
测量不确定度概算
评定结论
评定
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、光学探针轮廊测量法、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 光学显 扫描电 接触式 光学探 光学显 扫描探 椭圆偏 光反射
微视觉 子显微 探针轮 针轮廓 微干涉 针显微 振膜厚 膜厚测测量法 镜测量法 廊测量法 测量法 测量法 镜测量法 测量法 量法
评定要素
尺寸半径距离
V V O
V V V
0 0 V
0 0 V 3
V J 0
V
V V V
V V J
V GB/T26113—2010
表2（续）
测量方法 光学显 扫描电 接触式 光学探 光学显 扫描探 椭圆偏 光反射
微视觉 子显微 探针轮 针轮廓 微干涉 针显微 振膜厚 膜厚测测量法 镜测量法 廓测量法 测量法 测量法 镜测量法 测量法 量法
评定要素
J J V 0 V V V V J V 0 0 0 V
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廊粗糙度轮廊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，O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
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0
V V V 0 V
V V V V V V V V V J
V
V V V V V V V V V V V V J V
V V V L V V J V 2 V V V V
V V 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
V V V ~ 0 0 0 V
V V V V V V V V
V V
评定。
注3：接触式探针轮廊测量法、光学探针轮廊测量法、光学干涉显微测量法、扫描探针显微镜测盐法属于2.5维测
量，微结构侧壁轮痴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，具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-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。
4 GB/T26113—2010
粗大误差：由测量过程中不可重复的突发事件所引起的误差，称为粗大误差。 一漂移：漂移是一种随时间或随使用次数而改变的误差，由不受控的影响量的系统影响所引
起的。
9.2测量数据误差处理
对上述四类误差进行判别之后，进行正确的处理，以减小误差对测量结果的影响。
根据系统误差的特征，采用合适的方法进行判别，找出产生系统误差的原因，并采取有效措施来消除系统误差的影响。
一 根据随机误差的性质，对随机误差宜运用相关的概率理论进行分析处理，得出测量结果的置信
概率与置信区间，并减小该类误差。 根据粗大误差的特点，采用合适的判断准则，从测量数据中正确地找出并剔出该类误差。
一根据漂移的特点，可采用处理系统误差的方法对该类误差进行处理。 9.3测量不确定度概算
为了验证测量结果是否符合要求，应把测量不确度考虑进去，对测量结果进行不确度概算，并在测量结果的完整表述中给出测量不确定度，必要时还应说明有关影响量的取值范围。
10评定规则
在对计算结果进行评定时，需要按照测量对象和方法给出相应的评定规则。对微几何量评定时应遵循GB/T18779.2。
11评定结论
应根据测量任务要求给出明确的唯一的评定结论，并对评定结果进行简要说明。评定结论中应给出尽可能多的信息，以避免用户错误的使用评定结果。
O GB/T26113—2010
附录A （资料性附录）
微几何量基本测量方法
A.1光学显微视觉方法
方法
说 明
光学显微视觉测量法有两种实现方式：方式一：被测微结构置于光学显微镜样品台，显微镜成
这种方法的特点是实现相对简单，横向分辨率一般可达亚微米级。方式一的测量范围是光学显微镜的成像视场，视场直径一般小于1mm；方式二的测量范围是xy位移台的移动范围，可达到数百毫米，但是目视对准容易引入粗大误差。
像后经摄像机采集和数字化后将图像送人计算机，由计算机软件对数字图像进行处理，通过图像的特征计算微结构的平面几何特征参数。
方式二：被测微结构置于可读数的xy位移台和旋转台上，用光学显微镜目镜分划板上的刻线与微结构的点或线特征进行对准，通过xy位移台和旋转台移动被测微结构，使得刻线与微结构其他位置的点或线特征再次对准，通过位移台和旋转台的读数和对准特征的情况来计算微结构的平面几何特征参数。
该方法虽然可通过聚焦的方法来估算表面的高度，但是测量分辨率低，故不建议用于测量离面几何特征参数。
A.2扫描电子显微镜测量方法
说明
方法
扫描电子显微镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描，得到反映试样表面形貌的二次电子像，再运用数字图像 的加速电压和真空度密切相关，目前其处理方法，通过图像的特征计算微结构的平面几何特征 最高分辨率可达到1nm。 参数。
扫描电子显微镜的分辨率与电子束
被测对象的表面必须是非绝缘体。
A.3接触式探针轮廓仪测量方法
方法
说 明
接触式探针轮廊仪纵向分辨率最高
接触式探针轮廊仪的探针接触被测表面，并使探针沿 可达0.1nm，横向分辨率一般为数十纳被测表面移动，被测表面的微观凹凸不平使探针上下移动， 米，测量的最大高度差可达10mm左其移动量由与探针组合在一起的位移传感器测量，从而得 右，单线轮廓扫描长度可达到200mm，到被测对象的表面轮廊，对表面轮廊的分析可获得相应的 面扫描范围一般都低于1mm，线扫描
可测离面距离，面扫描可测表面结构。
微几何量特征参数。
在测量过程中需考虑测量力影响。
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