GB T 19922-2005 硅片局部平整度非接触式标准测试方法.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 19922-2005 硅片局部平整度非接触式标准测试方法Standard test methods for measuring site flatness on silicon wafers by noncontact scanmng 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GB/T 19922一2005.画_._ 刚百本标准修改采用ASTMF 1530-94(自动无接触扫描测试硅片厚度、平整度及厚度变化的标准检测方法。本标准与ASTMF153094

2、相比，仅提供了其有关局部平整度测量的内容，并在硅片尺寸及厚度上与其有所差异。相关术语及测试方法的精密度采用国家标准的规定。本标准的附录A为资料性附录。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:洛阳单晶硅有限责任公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所。本标准试验验证单位:北京有色金属研究总院。本标准主要起草人:史胸、蒋建国、陈兴邦、贺东江、王文、邓德翼。本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。本标准为首次发布。I GB/T 19922-2005 引硅片的局部平整度是直接影响到集成电路光刻等工艺线宽的质量、成品率和可靠性的重要参数之一。为满

3、足我国硅材料的生产使用的实际需求，同时考虑到与国际的接轨，我们在对相关国外标准的充分理解、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。本标准是进行硅片表面局部平整度测量的指导文件，目的是为硅片的供应方与使用方提供一种通用的方法来更确切地了解硅片是否满足规定的几何要求。但在双方进行相关性测试比较之前不建议将此测试方法作为仲裁标准。E GB/T 19922-2005 硅片局部平整度非接触式标准测试方法1 范围本标准规定了用电容位移传感法测定硅片表面局部平整度的方法。100 mm及以上、厚度250m及2 规范性引用文件研究是否可使用这GB/ T

4、 14 264 3. 1 由GBjT1 局部平整当硅片的术语测量方式参照表面参照平面测量参数正面(F) 三点(3) 总指示读数(R)总最佳(L) 总指示读数(R)局部最佳理想( Q ) (B) 总指示读总指示读数(R)数(R)三点(3) 焦平面偏差(D)代的引用文件，其随后所标准达成协议的各方方法大偏差，通常报SFQD SBm 局部局部(S) (S) 正面正面背面(F) (F) (B) 总最佳(L)局部最佳理想( Q ) (B) 焦平面偏差(0)差(D)差(D)GB/T 19922-2005 L 4 方法原理气iSBIR、SF3R、3FLR、SFQR圄1局部平整度示意图4. 1 局部平整度的测

5、量是基于对硅片上许多点厚度的测量L C SBID, SFQ SF3D、SFLD将硅片平放入一对同轴对置的电容传感器(简称探头)之间，对探头施加一高频电压，硅片和探头间便产生了高频电场，其间各形成一个电容。探头中电路测量其间电流变化量，便可测得该电容值。如图2所示.C由公式(1)给出。2 探针Af) b 探针B固2非接触法硅片厚度测量示意固C= (KA十Co)/d式中:C-一在探头和硅片相应表面之间所测得的总电容值.F;K-一自由空间介电常数，F/m;A-一探头表面积，dp CO-一主要由探头结构的特征而产生的寄生电容，F;d-一一探头到硅片相应表面的位移，m;分为及bo硅片.( 1 ) 4.2

6、 下列等式由固2导出，被用于以后的计算。其中zt一一硅片厚度;D一一-上下探头间距离;a 上探头和硅片上表面距离;b一一下探头和硅片下表面距离。4.3 结果计算t = D一(a+b) GB/T 19922-2005 . ( 2 ) 在测量时，两探头之间距离D已在校准时被固定，仪器测得电容值C按公式(1)进行计算，可得a和b。通过多点的测量，可由计算机计算出参照平面及各点形状，从而计算出局部平整度。5 干扰因素5. 1 在扫描测量的过程中，任何探头间或沿探头测量轴之间的相对运动均会引起测量数据的读数错误。5.2 绝大多数可进行局部平整度测试的设备均有一定的厚度测量范围。如果样品在校准或测量过程中

7、超出测量范围，结果可能是错误的。设备应提供相关的过量程报警信息以提醒测量人员。5.3 数据测量点的数量及其分布可能会影响到测量结果。5.4 设备硬件的不同或关于局部平整度测量参数的不同设置可能会影响到测量结果。6 仪器设备及环境6. 1 测量设备包括硅片夹持机构、传送机构、探头机构、系统控制器/计算机、含数据处理器及合适的软件。6. 1. 1 硅片夹持装置例如与测量轴垂直的真空吸盘，硅片置于其上进行扫描测量。硅片夹持机构的直径应能满足不同硅片直径和测试精度的要求，如为22mm、33mm或其他经测试供需方许可的数值。6. 1. 2 传输装置提供硅片夹持装置或探头装置运动的方法。可提供与测量轴垂直

8、的几个方向可控的运动。该运动必须允许在整个合格质量区(FQA)内以特定的扫描形式收集数据，数据点问距应为2mm或更小，或其他测试供需方许可的间距。6. 1.3 探头装置含一对无接触位移传感器探头，探头支架及显示装置。两探头分别位于硅片的两边并且探头间的距离在校准和测量时保持恒定(见图2)。位移显示精度应为10nm或更小。探头传感器尺寸的选定应能满足不同硅片直径和测试精度的要求。6.2 环境环境温、温度及环境的洁净度应满足设备规定的要求。7 取样原则该测量方法是非破坏性的，可以进行整批100%检测或者按测试供需双方商定的抽样方式抽取试样。8 测试步骤8. 1 环境测量检查测量环境的温、湿度及洁净

9、度是否满足设备规定的要求。3 GB/T 19922-2005 8.2 设备准备准备测量硅片的设备，包括数据显示/均出功能的选择及合格质量区(FQA)的设定等其他设备规定的操作。8.3 局部平整度测量参数细节的设定8.3. 1 局部区域尺寸与主参考面平行及垂直的定域的边长。8.3.2 局部区域相对FQA中心的位置使局部测量图形整体水平或垂直移动以8.3.3 局部区域互相之间的位置，使单行水平移动以产生更主8.3.4 部分局部区域是否泪!该项可选择是否进行8.3.5 参照平面对局部平整度的、c) 局部最在局部定域d) 背面理，通过局部定8.4.3 局部小块小8.5 进行设备的校准8.5.1 测量前

10、的校准兀8.5.2 根据生产厂家提住8.6 进行局部平整度的测试68. 7 设备具备自动进行局部平9 报告报告应包括以下内容:9.1 日期，时间，测试温、湿度或环境级别。9.2 测量单位和测量者。9.3 测量设备情况，含设备型号、硅片夹持装置直径、数据点分布、传感器尺寸以及测量方法等。9.4 样片标称直径、标称厚度及局部平整度要求等。9.5 测试结果可包括下述的一到几项:a) 对所有局部定域测得的数据的最大值;b) 局部定域小于规定局部平整度值的比率;c) 所有硅片上所有局部定域测量值的分布。4 G/T 19922-2005 10 精密度10. 1 本精密度数据是参照ASTMF1530-94由

11、8个试验室对10个水平的试样所做的试验中确定的。10.2 重复性条款在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(吵，超过重复性限(r)的情况不超过5%，重复性限(r)按表2的规定。表2SBIR O. 565 | 0. 586 I 0.668 I 0.874 I 0.997 I 1. 026 I 1. 070 0.418 0.431 O. 521 (m) R I 0.034 I 0.026 I 0.0 I 0. 039 I 0. 038 I 0.022 I ll坦HI 0.052 I O. 029 I 0.037 (m) 10.

12、 3 再现性条款在再现性条件下获得SBIR (m) R (m) 10.4 对此种非门质量保证和应找出原因，纠正过再现性限(R)的情1. 070 092 I O. 122 当过程失控时，5 GB/T 19922-2005 附录A(资料性附录)非接触测量硅片局部平整度参照平面构建方法设备应具有自动进行以下计算及处理的能力。A.1 按公式(1)计算出探头到硅片表面各点的位移值。之后按公式(2)计算出各测量点的厚度t(工，y)。C = (KA + Co ) / d t = D-(a+的、，、，-BAh/ AA /，飞J，、A.2 根据测得的厚度数据组按定义自动构建参照平面如下所示:ZReI = aRX

13、 + bRy + CR .( A. 3 ) ZRd为构建的参照平面模型其中向、问及CR由下列方式产生:A. 2.1 对理想背面平面类型:aR = bR = CR A. 2. 2 对3点正面平面类型，参照平面由下面三点构建:t(罚Yl)= aRXl + bRYl十CRt(岛Y2)= aRX2十bRY2十CRt(岛Y3)= aRX3十bRY3十CR其中工1YI ;XZ Y什及岛，川为规定的等距离分布的、圆周距边缘3毫米的硅片表面的三点。A.2.3 对最小二乘法参照平面类型CLeast-SquaresFrontside Plane)，应选择aR、bR、CR便:2:t(工Y)一(aRX+ bRy十C1

14、)J2 对总最佳参照平面来说，应在整个FQA内最小;对局部参照平面来说，应在整个局部内最小。A.3 如需进行焦平面偏差的测量，焦平面由以下公式构建:ZF = aFX十bFy十CF.( A.4 ) ZF为构建的焦平面模型其中F、bF及CF由下列方式产生:aF=aR且bF=bR且CF=t(X，Y)一(afX十bFy)其中，X，Y位于局部定域的中心A.4 按照定义可计算在点x，y处的函数!(x，y)，并由此可得局部平整度的数值。f(工Y)= t(X，Y)一(aFX+ bFy + CF) ( A.5 ) 其中，工旷的范围在局部小块内SF3R ,SFLR ,SFQR ,SBIR= f(工，y)max-f

15、(工，y)min( A.6 ) SF3D, SFLD,SFQD,SBID= I f(x，y)maxl或If(x，y)minl中的较大者( A.7 ) 6 mOON-NN白白FH阁。华人民共和国家标准硅片局部平整度非接触式标准测试方法国由tGB/丁19922-2005 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:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销导争赔印张0.75字数14千字2006年1月第一次印刷开本880X12301/16 2006年1月第一版* 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. 1-26922 19922-2005