GB T 19921-2005 硅抛光片表面颗粒测试方法.pdf

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1、ICS 77.040.01 H 17 GB 中华人民共和国国家标准GB/T 19921-2005 硅抛光片表面颗粒测试方法Test method of particles on silicon wafer surfaces 2005-09-19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A2006-04-01实施G/T 19921-2005 目。昌本标准是参照SEMIM25-95用于硅片检验系统的相对于乳胶球直径的光点缺陷的校准片规程、SEMIM35-0299E使用自动检查系统探测硅片表面特性的发展中的规范指南、SEMIM50-1101 使用覆盖的方法确定扫描表面检查系统捕

2、获率和虚假计数率的测试方法1),ASTM F1620-96应用单个分散的聚苯乙烯乳胶球沉积在抛光或外延硅片表面来校准扫描表面检查系统的标准规程、ASTMF1621-96对扫描表面检查系统的定位准确性能力测定的标准规程及SEMATECH技术转移文件SEMATECH99083800D -TR(一个改进的高精度扫描校准标准的先进颗粒尺寸测量技术等标准编制。本标准由中国有色金属工业协会提出。本标准由全国有色金属标准化技术委员会归口。本标准起草单位:北京有色金属研究总院。本标准主要起草人:孙燕、卢立延、董慧燕、刘红艳、理富义。本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解择。本标准为首次发布。GB/T 19

3、921-2005 引硅抛光片表面颗粒沾污是影响半导体器件制造的重要因素，也是一个重要的材料验收参数。但是到目前为止，国际上还没有抛光片表面颗粒的测试方法标准，只有相关的几个专业标准。为满足我国硅材料的生产使用的需求，同时考虑到与国际相关标准的接轨，我们在对国际相关标准充分理解、吸收的基础上，综合我国硅材料的生产使用情况及国际上硅材料的生产和微电子产业的发展和现状编制了本标准。本标准是一个硅抛光片表面颗粒测试的指导文件。从应用角度提出了对颗粒检测的环境、设备、校准及测量等方面的要求。H G/T 19921一2005硅抛光片表面颗粒测试方法1 范围本标准规定了应用扫描表面检查系统(SSIS)对硅抛

4、光片表面颗粒进行测试、计数和报告的程序。本标准适用于硅抛光片，也可适用于硅外延片或其他镜面抛光片(如化合物抛光片)。本标准也可适用于观测硅抛光片萝Mn良、阳、四飞硅纹等缺陷，但这些缺陷的检测、分类依赖于设备的功能，并与检测时的初却噎置有关。3. 3 AST肌1:F 1 SEM1 Ml 捕获率capt 扫描表面检查月世等效尺寸准确度._- 8 nm的氢离子激光器;目前可测量示准。来校准扫描表面有部分)在抛光片上沉积的、特定标称尺寸的、单?万Ifl刚来本乙烯乳胶球的测量尺寸分布的变化系数与由聚苯乙烯乳胶球状悬浮体供应商所提供的球的标称尺寸分布的变化系数之比。3. 4 延伸光散射体extended

5、light scatterer 一种特征，比检测设备的空间分辨率大。位于晶片表面或近表面，因而引起了相对于晶片周围光散射强度的增强;有时也称为一种区域缺陷，记为XLS。3. 5 虚假的计数false count 由设备原因引起的，而不是来自抛光片表面或近表面的激光散射现象的发生。也称为正向虚假计GB/T 19921-2005 数或正向误报计数。3.6 雾haze由抛光片表面形貌(微粗糙度)及表面或近表面处高密度的不完整性引起的非定向光散射。3. 7 分布图histogram 一种分立的数据组的短形图示，矩形的宽度正比于数据组的尺寸，每个矩形的高度比例于相应尺寸发生的频度(即数量)。3.8 激光

6、光散射现象laser light-scattering event 由检查系统的探测器检测到的、超出预置阔值的信号脉冲，是由于激光束与抛光片表面的局部光散射体相互作用产生的。也可见雾。3.9 乳股球当量latex sphere equivalent 在相同的测试条件下，局部光散射体与单个分散的聚苯乙烯乳胶球产生的散射强度相同时，该乳胶球的直径等效局部光散射体的直径。也称为乳胶球当量(PSL当量).常记为LSE。3. 10 局部光散射体localized Iight scatterer 一个孤立的特征。在抛光片表面上任何一个颗粒或一个坑相对于周围的抛光片表面造成光散射强度的增加。有时也称为亮点缺

7、陷。常记为LLS。3. 11 3. 12 3.13 3. 14 亮点缺陆Iight point defed 见局部光散射。常记为LPD。漏报的计数missing count 一个局部光散射体不能产生激光散射现象的情况。也称为负向漏报计数。微粗糙度microroughness 表面结构的更狭窄的间隔分量。标称球的尺寸分布nominal sphere size distribution 用于校准扫描表面检查系统的一种特定的，标准尺寸的聚苯乙烯乳胶球在悬浮液中的直径分布状况。3 15 聚苯乙烯乳胶球polystyrene latex sphere 校准扫描表面检查系统所用的参考样片上沉积的单个分散的

8、聚苯乙烯材料的乳胶球。常记为PSL3. 16 定位准确度positional accuracy 由扫描表面检查系统报告的，来自于抛光片上的局部光散射体与其在抛光片表面的真实位置的偏差。GB/T 19921-2005 3. 17 重复性repeatability 由一个评价方，采用一种测量仪器，多次测量同一样品的同一特性时，获得的测量值的变差。3. 18 再现性reproducibility 由不同的评价方，采用相同的测量仪器，测量同一样品的同一特性时，获得的测量平均值的变差。3. 19 扫描表面检查系统scanning surface inspection system 用于抛光片表面全部质量

9、区域的快速检查设备。它可以分别或同时检测局部光散射体(LLS)及雾(Haze)。常记为SSIS。也称为激光表面扫描仪(Lasersurface scanner)和微粒计数器(Particlecount-er) 3.20 划搞scratch 在切割、研磨抛光过程中硅片表面被划伤留下的痕迹，其长宽比大于5: 1。3.21 阐值threshold 为了辨别不同大小的信号，扫描表面检查系统中设置的最小检测信号的起始水平。4 测试方法概述本方法利用扫描表面检查系统产生的激光束在待测硅抛光片表面进行扫描，并收集和确定来自抛光片表面的散射光的强度和位置，与事先设置的一组已知尺寸的聚苯乙烯乳胶球等效的散射光的

10、强度相比较，得到抛光片表面的一系列不同直径尺寸的颗粒总数和分布。本方法应根据扫描表面检查系统(SSIS)的要求及被测颗粒的尺寸，在一定级别的洁净环境中进行。推荐使用10级或更高级别的洁净间。5 干扰因素5. 1 采用与沉积在抛光片上乳胶球的散射强度等效的方法来描述、判别抛光片表面的颗粒，是建立在假设颗粒是球形对称、均匀一致，各向同性的基础上的。实际上由于颗粒的性质不同、形状各异，也并非球形，所以用一系列直径尺寸参数来描述、划分颗粒大小的方法，本身就有一定的局限性。得到的颗粒尺寸也仅是相对的尺寸，而不是真正的物理尺寸。但这一方法的使用将使同一抛光片在不同厂家、不同设备上的颗粒测试结果尽可能达到一

11、致，并具有可比性。5.2 沉积有一定标称直径尺寸乳胶球的参考样片，被用于扫描表面检查系统颗粒尺寸的校准，参考样片上沉积的乳胶球直径尺寸的绝对误差过大，或同一尺寸乳胶球的标称尺寸分布曲线过于分散，或呈不对称状等都将造成颗粒尺寸及定位的误差。同时，参考样片在使用时不可避免带来沾污、损伤也会影响颗粒尺寸的定位。因此，要求参考样片持有有效证书，保证其等效尺寸准确度，并保持清晰的分布曲线。5.3 使用参考样片进行校准时，如果校准点处于接近发生共振的地方，将造成颗粒尺寸的校准误差。为避免这一误差，应保证每一标称尺寸校准曲线的单值性。5.4 在整个可测量范围，由于颗粒的等效尺寸与散射强度间并非完全线性关系，

12、若选择校准用参考样片上乳胶球的直径尺寸规格较少或不合适，将影响颗粒测试数据的准确性，尤其影响设备间的比对。5.5 扫描表面检查系统对散射光的收集单元在设计上的差异，也将带来颗粒测试数据的不一致，特别3 GB/T 19921-2005 是给不同设备的比对带来较大的影响。因此，不能期待各种不同设计、不同型号的不同设备在全部测量范围内相互比对的相关性达到要求，而只能通过各方有条件的、经常化的比对，尽可能的减少差异。5.6 由于不同的扫描表面检查系统对颗粒的计数可能采用不同的处理方法，将导致不同设计的扫描表面检查系统测量同一抛光片时得到不同的结果，如颗粒尺寸分类和颗粒总数的差异。5. 7 扫描表面检查

13、系统对抛光片表面局部光散射体位置准确确定的能力将可能导致实际颗粒分布与测量结果间的差异。5.8 检测系统的灵敏度与其对本底噪声和识别最小颗粒直径的能力有关。抛光片表面的微粗糙度过大会给扫描表面检查系统对最小颗粒尺寸的测量莹主影响，或因测量时的信噪比不能满足设备的要求，6 设备6.1.1 6. 1. 2 6. 1. 3 6. 1. 4 6. 1. 5 6. 1. 6 6. 1. 7 7 参考样片7. 1 选择一组沉积在参考样片上的聚苯乙烯乳胶球的直径。聚苯乙烯乳胶球的直径不超过欲校准的扫描表面检查系统动态范围，且不在扫描表面检查系统中引起散射共振点。7. 1. 1 选择单个点的校准时，聚苯乙烯乳

14、胶球的直径应尽可能接近抛光片表面可能遇到的单个光散射体的最小尺寸。7.1.2 选择多点校准时，聚苯乙烯乳胶球的直径的范围应覆盖设备的全部测试区间。7.2 沉积在参考样片表面的聚苯乙烯乳胶球的密度范围应在(540)个/cm2。注意并记录沉积的乳胶球分布的标准偏差或百分标准偏差。7.3 在每个参考样片上仅沉积一种或几种标称直径的聚苯乙烯乳胶球。每种被沉积的乳胶球的直径4 GB/T 19921-2005 分布应是接近高斯分布的单一峰。7.4 参考样片仅仅使用抛光片或外延片。不包括带有涂层或薄膜(自然氧化膜除外)的测量片。7. 5 参考样片的直径应符合SEMINI-0302关于对硅片标称直径的选择要求

15、。7. 6 参考样片的表面微粗糙度应不超过1nm，空间波长运10m。7.7 参考样片的表面形貌在空间波长范围内应是各向同性的。7. 8 参考样片上的颗粒沾污水平应低到足以避免给测量带来不确定性。7. 9 除上述沉积聚苯乙烯乳胶球的参考样片外，有条件的用户可选择用于对扫描表面检查系统的定位准确性能力进行测定的参考样片。详见ASTMF1621-96中第8章参考样片。8校准一8. 1 检查设备的激光光源、光状态。8. 2 使用符合ASTMFl 8. 3 参照ASTMF162Q 表面检查系统的标准去vr，8. 4 每种聚苯乙烯手在球直径分布的峰值及在、非行比较，确定各个8.5 8. 6 8. 7 、扫

16、、在行置进放片-片光光抛抛对测束待光将激2345 QdQdQdQU 去除量的设置等等。10 报告10. 1 使用的设备名称、型号、厂家。10.2 测试的日期、环境级别、环境温度、湿度。10. 3 测试的设置条件。包括颗粒尺寸的分档设置、阁值的设置、边缘去除的设置、划痕的设置、区域缺陆的设置及合格判定的设置。10. 4 校准使用聚苯乙烯乳胶球的直径。10. 5 测试人。5 GB/T 19921一200510.6 测试数据及测试报告。11 精密度11. 1 选择两片符合ASTMF1620中第8章参考样片的要求、沉积了聚苯乙烯乳胶球的参考样片，使用扫描表面检查系统对参考样片进行颗粒测量，得到聚苯乙烯

17、乳胶球直径的实际测试结果与标称直径的偏倚值为小于0.6nrr盯m丑11门1.2两个实验室分别对三台不同型号的扫描表面检查系统，选择了10omm和125mm的6片片.和150 mr旧m和20omm的1口3片抛光片，对每片二主O.2m和二三O.3m的表面颗粒进行连续9次以上的测量。得到连续测定的精密度(样品标准偏差)01.12;再对每片注O.2m或二三0.3m的表面颗粒进行3回3次以上的重复测量，计算重复性精密度(标准偏差)为01;二三O.2m的颗粒平均值/每片为015和2902800时，对应95%置信度的不确定度为OO.86和1.695. 70;对应99%置信度的不确定度为01.25和2.236

18、. 670 6 GBjT 19921-2005 参考文献1. Lie Dou and Mary pat Broderick, A New Technique For Automated Wafer inspection and classification of Particles and Crystalline Defects. IEEEjSE肌11Advanced Semiconductor 岛1anufacturingconference, 1997. 2. Lie Dou , L. Peterson, E. Bates , M. P. Broderick, M. David and V

19、. Myers. Automated in spection and classification of material defects on silicon wafers. SEMI Advanced Semiconduc tor Technology Conference. 1996 3. Wayne Chen, Raj Persaud and George Kren. Detection and real-time classification of defects on wafer surfaces using the surfscan SP1. SEMICON China 1999

20、 Technical Symposium. 4. Motosuke Miyoshi. Measurement of particles on wafer surfaces. 5. Liu Wei , Sun Yan and Lu Liyan. Measurement of Particles on Wafer Surfaces. The 8th In ternational Conference on Electronic岛1aterialsPost report. 6. 卢立延孙燕.应用表面扫描仪研究硅抛光片表面质量，98全国半导体硅材料学术会议论文集.的OON-NmmFH阁。华人民共和国家标准硅抛光片表面颗粒测试方法GB/T 19921-2005 国申晤中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码，100045网址电话，68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销68517548 4峰印张o.75 字数16千字2006年1月第一次印刷开本880X 1230 1/16 2006年1月第-版峙定价10.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533书号:155066 1-26924