GB T 6621-1995 硅抛光片表面平整度测试方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准GB/T 6621-1995 硅抛光片表面平整度测试方法代替GIl6621 86 Test methods for surface f1 atness of siticon poJished slices 第一篇方法A光干涉法1 主题内容与适用范围本标准规定了用相于光的干涉现象测量硅抛光片表面平整度的方法。半标准适用于检测硅抛光片的表面平整度，也适用于检测硅外延片和类镜面状半导体晶片的表面平整度。2 术语2. 1 总指示读数(TIR)total indicator runout (TIR) 两个与基准平面平行的平面之间的最小垂直距离。处于晶片正面的固定优质区(FQA)或局

2、部优质区域内的所有的点在两平行平面的范围内。又称最大峰一谷差(见图1)。掠射入射手涉但参考睡镜广一-一- 待测试样的k表面峰对谷偏圭谷偏差图1基片计量学定义注z峰和谷的位置可能出现在试样表面的任何地方E2.2 焦平面focal plane 国家技术监督局199504-18批准19951201实施351 G/T 6621-1995 与成像系统的光轴要直且包含成像系统焦点的平面。2.3 焦平面偏差(FPD)focal planc dc、.iation (FPD) 从晶片表面的一点平行于光轴到焦平丽的l1i离。2.4 最大焦于面偏差maximum focal plane deviation 焦斗F面

3、偏差(FPI刊的最大绝对值，简称最大峰(谷)与焦于面的偏差。3 方法提要用真空吸盘吸持试样的背面，使试样表面尽可能靠近干涉仪的基准面，米臼单色光源的干而波受到试样表面和r涉仪的基准平面的反射，在空间迭加形成光干涉。由于各处光程差不同，在!哥幕仁出现干涉条纹(见罔2、图3)。分析得到的干涉条纹，IJ度量试样表面平整度，并用总指京读数(TIIO表示L/ 基准横镜/v 毛族精在图2掠射入射于涉仪示，由圈4 测量装置至干涉仪条住G/T 6621 -1 995 基准簧镜/ / 待测表面拭样图3测试光束和参考光束每准丽4. 1 掠射入射干涉仪z由单色光源、聚焦透镜、毛玻璃散射盘、准直透镜，带有基准面的基准

4、棱镜、目镜和观察屏组成。仪器灵敏度不低于O.1m，并可调节其灵敏度大小(见图2)。4.2 真空泵和真空量规2真空度不低于66.661 kPa。4. 3 真空吸盘其表面平整度应小于0.25m，吸盘的直径与待测试样的宜径相匹配。4.4 校准劈2为平整度已知的光学平品，用于校准干涉仪的灵敏度(见图的。.156 GB/T 6621-1995 50盯Im75mm 升高的光学乎囱叫Q宅_, 飞J 4声，92mm 一丁60mm 7()mm110mm x 16m 石英或亮以材料丁一一tt % 一-玩J，m干涉i5I.基准面平面校准劈注比例1:2 m l llv局面头抛光的破化物销钉可调换的销钉同定嚣飞。飞、飞

5、飞、垫剧1 1 1 , 1i 1 1 销钉-.:辑详圈哇a比例5:1 图4校准劈5 试样按照规定的抽样方案或商定的抽样方案抽取试样。6 ;jlj量程序6. 1 校准确定掠射入射干涉仪的灵敏度。6. ,. 1 将校准劈的锁钉和干涉仪的基准丽相接触，使校准劈的平面与F涉仪的基准面之间形成节气劈，沿着劈的方向，其JL何厚度呈线性变化。在入射角。定的情况下.使两束相干平面波之间的)tfUi -呵j ,) I GB/T 6621 1995 沿劈的h向产牛周期性的变化，导致在观察屏上呈现一组平行的干涉条纹，方向与劈的方向相塔il见罔4)。6. 1. 2 调整干涉仪入射光束在校准劈反射面上入射角。，使已知校

6、准劈平整度等于其光科72Ljfi哇条纹之比值，此时校准劈平整度就确定为掠射入射干涉仪的关敏度do6. 2 真空吸盘平整度的检查6. 2. 1 将千涉仪的灵敏度调到O.5m/条，使吸盘哀面尽可能靠近千涉仪的基准面。6.2.2 调节真空吸盘相对干涉仪的倾斜度，使屏幕上ill现16条干涉条纹为止。6.2.3 按照出现条纹数估算吸盘平整度，如TIR大于0.25I,m. I(弃去另换千个，重新按0.2条占17.直到吸盘平整度TIR不大子。25m为止。6.3 测量6. 3. 1 测量:环境的洁净等级不低于100级。6. 3. 2 联接真空泵和吸盘，并用真空量规检查真空度，使其不低于66.661kPa ,

7、6.3.3 将试样的背面吸持在适宜的真空吸撒上。6. 3. 4 使试样的表而尽可能靠近干涉仪的基准面，但不可接触基准面。6.3.5 调节真空吸盘的倾斜控制器，消除因试样倾斜而产生的干涉条纹，直到看见的条纹数kl最少(见图引。6.3.6 确定试样表而优质区内的最高点和最低点，即峰和谷，读出峰谷之间产生对应的完整和不完整条纹的总数目。6.3.7 如果条纹数超过10条，则需要将干涉仪的灵敏度调低一倍(减小入射角)，重复6.:J. 4 6.3. ( 条操作。6. 3. 8 如果条纹数少于2条，贝tl需要将干涉仪的灵敏度调高iJi(增加入射角儿童复6.3. 46. 3. 6条操刊。有倾斜王倾斜球形表面飞

8、二-J剧性J是囱马极形表囱图5有无倾斜时的三种典型干涉网35日GB/T 6621-1995 注在每种情况F.峰对谷平整度等于两条条纹。当无倾斜时，最小的干涉条纹数代表表商形状.数字。代表高的区域，数字2代表低的区域b7 测量结果计算7.1 掠射入射干涉仪的灵敏度由式(1)计算2d /2 cosO y 1 ( 式中zd一掠射入射干涉仪的灵敏度，m/条;。一一入射光和待测试样表面法线之间的夹角，rad;A一干涉仪光源的波长，m;n一一与待测表面相邻介质的折射率(对空气nl)。7.2 将校准过的F涉仪的灵敏度d乘以试样的表面最高点和最低点之间(峰与谷)对应的完格和不完整干涉条纹的总数目M.即得到最大

9、峰一一谷间的偏差(TIR)。由下式表示，TIR M. d ( 2 ) 式中:TIR总指示读数，m;d 干涉仪的灵敏度，m/条pM 干涉条纹的总数日，条。8 精密度本方法单实验室精密度TIR为士30.6%CR3S)。9 试验报告9. 1 报告应包括以下内容2a. 试样编号，b. 试样表面的优质区域(FQA); c. 干涉仪型号;d 干涉仪在测试时的灵敏度d;e 真空度，kPa;f 实验室洁净等级;g. 试样表面峰谷间的完整和不完整干涉条纹总数目ph. 平整度值(TIR); i 牛二标准编号;j. 测量单位和测量者;k 测量日期。第二篇方法B电容法10 主题内容与适用范围本标准规定f用电容位移传感

10、测定硅抛光片表面平整度的方法。139 GB/T 6621-1995 本标准适用F测量批量硅抛光片的表面平整度和直观地描绘硅片表面的轮廓形貌。1 1 方法提要11. 1 将硅片平放入一对同袖对茸的电容位移传感器(简称探头)之间，对探头施加一高频电压，硅片与探头之间便产生了高频电场，其间各形成了个电容。探头中电路测量其间电流变化盘，便可测得该电容值C。如图6所示。C由公式(3)给出:k探头F探头飞图6电容位移传感器测量方法示意图T 硅片的厚度，D两探头间的距离，d1上探头到硅片上表面的位移，d，下探头到硅片下表面的ftr移KA C一一一一一+c了。. ( 3 ) d，十d，式中2C在上、下探头和硅

11、片表面之间所llltl得总电容值，FgK一一自由空间介电常数.F/m, A 探头表面积，m2;d，一一上探头到硅片上表丽的位移，m;d, F探头到硅片下表面的位移，m;C主要由探头结构的特征而产生的寄生电容.F0 11.2 由于在测量时，两探头之间距离和下探头到硅片F表面的距离d，已在校准时被罔定，所以仪器测得电容值C按公式(3)进行计算，就得到d从而计算硅片表面平整度和其他几何尺寸。. 3 按计算得到的硅片表面几何尺寸，以等高线图或正投影的形式，描绘硅片表面的轮廓形貌，借助图形计算机，打印显示并作出硅片表面轮廓图。360 GB!T 6621-1995 12 仪器装置12.1 带显示的平整度台

12、:包括两个探头、真空吸盘、探头支承架、运算和图形计算机。12. 1. 1 在扫描中，对自动数据采样模式的仪器，采集数据的能力每秒钟至少100个数据点。12. 1.2 探头=其灵敏度应小于0.25m。12. 1. 3 真宅吸盘其表面平整度应小于O.2m，其直径不大于23.4 mm，真空度不低于66.661kPao 12.2 厚度校准样片.测量仪器应备有的附件，用以校准仪器。13 试样按照规定的抽样方案或商定的抽样方案抽取试祥。14 测量程序14.1 校准14.1.1 经清洗过的吸盘和主、下探头安装在合适的位置上，并输向对准，待校准仪器。14.1.2 输入最接近待测批量硅片的标称厚度值的标准厚度样

13、片的数值。令该样片为f样片，与产样片的厚度值相差为+50m的标准样片分别为f、俨样片。14.1.3 输入f或3稼祥片的厚度值。14. 1. 4 将f样片放在两探头之间，由真空吸盘吸持并对中，然后调节上探头调节轮，使显示屏上读数为苓。14. 1. 5 以吸盘上移去1样片，放上f或俨样片，吸盘吸持并对中，然后调节上探头调节轮，使显示屏k读数为零。14. 1. 6 移去f或俨样片。此时仪器已校准完毕。14.2 测量14. 2. 1 测量环境的洁净等级不低于100级。14.2.2 选择校准模式，按14.1条进行。14. 2. 3 选择手动模式，使一些己知值的硅片在平整度台上运行，如得到准确测量结果，批

14、量硅片就可运行。否则重复14.2.2条进行。14. 2.4 运行的硅片经平整台扫描后，测量出探头到硅片表团各点的电容值C，按公式(3)11贸出探头到硅片表面上各点的位移。14.2.4.1 确定一个焦平面:由硅片E表面上以最小2乘法拟合的平面或由硅片离边缘等问距处的3个点组成的一个平面。14. 2. 5 计算出硅片表面上点到焦平面的最大位移，其作为最大FPD的度量，经显示屏显示。14.2.6 计算出FPD的最大值和最小值之差，其作为TIR的度量，经显示屏I二显示。14. 2. 7 选择自动模式，硅片将从片盒平移送到平整度台进行测试，经运算计算机运算后，自动显示出批量硅片FPD、TIR.并打印出来

15、。14.3 形貌图形显示14.3.1 将特殊需要形貌轮廓图形显示的礁片的表面几何尺寸参数，图形类别，作图形式等输入图形计算机，或摄取储存在运算计算机中的硅片表面几何尺寸参数。14. 3. 2 经图形汁算机运行，硅片表面轮廓形貌就按下列四种图形显示并作图。14.3.2.1 三维等高轮廓图B14.3.2.2 一维形貌图，14.3.2.3三维正投影图:14.3.2.4 剖面图。:3 f 1 GB/l 6621-1995 15 计算15.1 fi公式刊ll引出探头3J辑:片表雨各点的位移值。15.2 确定自个1.平面。15. 3 FPD.JlI丰片表面各点全11食、平面的位移.最大FPD为FP口的最大

16、绝对值。15.4 TIJ为FPD的最大债和IFPD的最小值之差。15. 5 仪器径运饲I算机运行，归功显那1i一打印批量硅片最大FPD、TIR。16 精密度16. 1 术方法单实验室将i密度.FPD为0%(民3S)。俨rIJ为%16.2 卒刷、多实验室精密度FPD为土Z5%IR3Slo1IJ为土24%1 J 17 试验报告17. 1 报告用包括以下内容a 试料编号，b. 试作表团的优质区域(FQA); L 仪器11号:d. 仪器在测试时的灵敏度，e 真节度kPa; 实验京的洁净等级;E 测试结果:最大FPD和rIR;h. 术标准编号31 测IIE单位和;则注者;j 测挝时期。17. 2 如有特殊要求，报贵也应包括F列内容.3. 二维轮廓因;b. .维形貌阳zc. :IE投iE图，d 剖i制阁。附加说明本标准由巾闺有色金属工业总公司提l|;。本标准由ti每第二冶炼厂负责起草。本标准:要起草人杨额、严1吐权、附梓康。牛;标准方法A等放采用美国材料3试验协会标准ASTMF775-88(用尤接触干涉技术测鼓晶片于整度的标准方法儿飞31;: