長度

領域名稱

奈米計量(長度)

領域簡介

隨著奈米科技與相關產業的發展，奈米量測標準與追溯的需求日漸提升，本實驗室建立奈米級(10-9 m)長度的校正系統，包含半導體線距、薄膜厚度、奈米粒子粒徑、奈米粒子物化特性等，可提供業界標準片與產品的校正及測試服務。根據待校件規格，如圖形範圍、試片尺寸、奈米粒子的型態等，NML提供多種量測設備，達到校正或測試服務。除了標準件，本實驗室亦提供客戶特殊樣品的前處理與分析方法開發，目標向產業推廣奈米量測標準與量測追溯的重要性，並確保奈米計量標準與產業發展與時俱進。

查看登錄於國際度量衡局網站之校正與量測能力(BIPM CMCs)
聯絡我們

服務項目

半導體線距、線寬、階高、薄膜厚度
表面二維及三維形貌、表面粗糙度
薄膜厚度、折射率、消光係數及成分分析
氣相與液相懸浮奈米粒子粒徑、粉末狀奈米粒子粒徑
氣相與液相懸浮奈米粒子濃度、金屬成分之量測服務
晶圓奈米粒子標準片
液相懸浮奈米粒子表面電位
粉末狀奈米粒子之表面孔隙率(比表面積)
特殊液體(酸、鹼、成分複雜)奈米粒子粒徑、非揮發物質尺寸
特殊氣體奈米粒子粒徑、金屬成分

校正服務

線距校正系統

使用儀器包含原子力顯微鏡(atomic force microscopy, AFM)與雷射繞射儀(laser diffraction, LD)；AFM使用探針進行樣品表面掃描並選取10或20個線距之距離進行線距計算，LD則由高階繞射光點之繞射角度計算線距值。於長度的量測，AFM與LD皆使用穩頻雷射光之波長、追溯至長度標準(SI單位)。兩項設備的校正範圍和量測不確定度，以及對試片規格的要求如下：

儀器	校正範圍	量測不確定度	試片規格
原子力顯微鏡	50 nm ~ 5 µm	≥ 0.17 nm	線距< 500 nm，圖形涵蓋≥ 20個線距；線距≥ 500 nm，圖形涵蓋≥ 10個線距試片尺寸< 2吋晶圓
雷射繞射儀	280 nm ~ 10 μm	≥ 0.008 nm	圖形面積> 1×1 mm² 試片尺寸< 2吋晶圓

薄膜量測系統

使用儀器包含分光式橢圓偏光儀(Spectroscopic ellipsometry, SE)與X射線反射儀(X-Ray reflectometry, XRR)；兩儀器的工作原理皆使用反射光的週期性訊號變化計算薄膜厚度。SE及XRR使用薄膜厚度標準片、追溯至長度標準(SI單位)。兩項設備的校正範圍和量測不確定度，以及對試片規格的要求如下：

儀器	校正範圍	量測不確定度	試片規格
分光式橢圓偏光儀	(1.5~1,000) nm	≥ 0.08 nm	若為初校，請隨附原廠報告；若為再次送校，則請附前次送校之工服編號。薄膜材質：SiO₂ 晶圓基材材質：非透明材質
X射線反射儀	(1.5~200) nm	≥ 0.02 nm	薄膜材質：SiO₂、HfO₂、Al₂O₃ 晶圓基材材質：矽(Si) 最小樣品面積需> 1.5×1.5 cm²，最大面積為 12吋晶圓

奈米粒徑量測系統

使用儀器包含動態雷射散射儀(dynamic light scattering, DLS)、電重力氣膠平衡法(electro-gravitational aerosol balance, EAB)、以及微分電移動度分析法(differential mobility analyzer, DMA)；DLS藉由雷射散射光偵測粒子的運動行為搭配散射光強度計算粒子粒徑值，EAB量測帶電粒子於一電場中靜電力與重力的平衡以計算粒徑值，DMA則由量測帶電粒子於電場中的電移動速度來計算粒徑值。DLS以雷射光波長追溯至長度標準(SI單位)，EAB由電量、重力、粒子密度追溯至長度標準(SI單位)，DMA使用奈米粒子標準片追溯至長度標準(SI單位)。三項設備的校正範圍和量測不確定度，以及對試片規格的要求如下：

儀器	校正範圍	量測不確定度	試片規格
動態雷射散射儀	(20~1,000) nm	≥ 0.8 nm	液體奈米粒子樣品若非聚苯乙烯球，須提供粒子密度與折射率
電重力氣膠平衡法	(100~500) nm	≥ 2.1 nm	標準粒子(聚苯乙烯，PSL)
微分電移動度分析法	(20~500) nm	≥ 2.0 nm	標準粒子(聚苯乙烯，PSL)

奈米粒子功能性量測系統

根據奈米粒子之待測特性，本系統所使用之量測設備也有所不同。奈米粒子的顆粒濃度量測以及偵測效率使用法拉第杯及凝核粒子計數器(condensation particle counter, CPC)、奈米粒子的比表面積量測則使用氣體吸附Brunauer-Emmett-Teller (BET)法、溶液中的金奈米粒子濃度量測使用感應耦合電漿質譜(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)。法拉第杯量測帶電氣膠的電流值以換算粒子數量，CPC則藉由雷射光偵測每單位氣流體積中的粒子數量，透過二者的比值(法拉第杯的量測結果為分母、CPC量測結果為分子)可進行CPC偵測效率的計算；BET法量測氮氣於奈米粒子表面的吸附及脫附表現來計算奈米粒子的表面積(孔隙率)；ICP-MS則對特定荷質比(m/z)的離子進行定性及定量，透過量測單位時間內的離子脈衝訊號，以計算溶液中金奈米粒子的濃度。法拉第杯由流量、壓力、溫度、電量追溯至SI單位，BET法由壓力、體積、溫度追溯至長度標準(SI單位)，ICP-MS則使用重力追溯至重量標準(SI單位)。三項設備的校正範圍和量測不確定度，以及對試片規格的要求如下：

儀器	校正範圍	量測不確定度	試片規格
奈米粒子濃度量測 (標準粒子計數器之偵測效率)	粒徑100 nm，濃度(1~1000) cm^-3 粒徑 (50~200) nm，濃度(1000~10000) cm^-3	≥ 2.5% ≥ 0.9%	CPC待測件(儀器)運作正常並提供當年度流量之校正報告 CPC待測件(儀器) 需具有數量濃度 1000 cm^-3 之量測能力
比表面積量測 (標準粒子)	(3~600) m²/g	≥ 1.6%	適用 IUPAC 定義等溫吸附曲線屬於Type II (無孔洞或大孔洞；孔隙大於 50 nm) 與 Type IV (中孔洞；孔隙介於 2 nm 到 50 nm) 之標準粒子。粒徑≤ 0.8 mm
溶液顆粒濃度量測(金奈米粒子)	粒徑(15~100) nm 濃度(5 × 10³~2 × 10¹²) g^-1	≥ 15%	溶液粒子樣品需為穩定懸浮液，樣品需溶於1 mmol·kg^-1的檸檬酸鹽緩衝溶液，存放在PP的樣品瓶中且保存在(4~8) ℃

掃描式電子顯微量測系統

儀器	校正範圍	量測不確定度	試片規格
線距標準片	(70~1,000) nm	≥ 0.29 nm	若為初次送校，請隨附原廠報告；若為再校，則請附前次送校之工服編號晶圓尺寸≤ 8吋
標準粒子	(10~60) nm	≥ 1.5 nm	送校件為標準粒子時，應具良好分散為佳，其量測結果可信度愈高晶圓尺寸≤ 8吋