ICS29.045 H80 中华人民共和国国家标准 GB/T29507—2013 硅 片平整度、厚度及总厚度变化测试 自动非接触扫描法 Testmethodformeasuringflatness,thicknessandtotalthicknessvariation onsiliconwafers—Automatednon-contactscanning 2013-05-09发布 2014-02-01实施 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前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)提出并归口。 本标准起草单位:上海合晶硅材料有限公司、有研半导体材料股份有限公司。 本标准主要起草人:徐新华、王珍、孙燕、曹孜。 ⅠGB/T29507—2013 硅片平整度、厚度及总厚度变化测试 自动非接触扫描法 1 范围 本标准规定了直径不小于50mm,厚度不小于100μm的切割、研磨、腐蚀、抛光、外延或其他表面 状态的硅片平整度、厚度及总厚度变化的测试。 本标准为非破坏性、无接触的自动扫描测试方法,适用于洁净、干燥硅片的平整度和厚度测试,且不 受硅片的厚度变化、表面状态和硅片形状的影响。 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,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注明日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T14264 半导体材料术语 3 术语和定义 3.1 GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。 3.2 硅片平整度参数的缩写及定义见表1。 表1 硅片平整度参数的缩写及定义 缩写测试 方法基准面基准面 基准面构成 区域测试参数 GBIR (globalflatnessbacksidereferenceplane idealrange)总的背表面 理想背表面质量 合格区TIR GF3R (globalflatnessfrontsidereferenceplane 3pointsrange)总的正表面 三点构成的基准面 TIR GF3D (globalflatnessfrontsidereference3 pointsdeviation)总的正表面 三点构成的基准面 FPD GFLR (globalflatnessfrontsidereferenceplane least-squaresrange)总的正表面最小二乘法构成的基准面质量 合格区TIR 1GB/T29507—2013 表1(续) 缩写测试 方法基准面基准面 基准面构成 区域测试参数 GFLD (globalflatnessfrontleastsquares deviation)总的正表面最小二乘法构成的基准面质量 合格区FPD SBIR (siteflatnessbacksidereferenceplane globalidealrange)局部背表面 理想背表面质量 合格区TIR SBID (siteflatnessbacksidereferenceplane globalidealdeviation)局部背表面 理想背表面质量 合格区FPD SF3R (siteflatnessglobalfrontside referenceplane3pointsrange)局部正表面 三点构成的基准面 TIR SF3D (siteflatnessglobalfrontside referenceplane3pointsdeviation)局部正表面 三点构成的基准面 FPD SFLR (siteflatnessglobalfrontsidereference planeleastsquaresrange)局部正表面最小二乘法构成的基准面质量 合格区TIR SFLD (siteflatnessglobalfrontsidereference planeleastsquaresdeviation)局部正表面最小二乘法构成的基准面质量 合格区FPD SFQR (siteflatnessfrontsidereferenceplane siteleastsquaresrange)局部正表面最小二乘法构成的基准面局部 区域TIR SFQD (siteflatnessfrontsidereferenceplane leastsquaresdeviation)局部正表面最小二乘法构成的基准面局部 区域FPD SFSR (siteflatnessfrontsub-sidereference planesiteleastsquaresrange)局部正表面最小二乘法构成的基准面次局部 区域TIR SFSD (siteflatnessfrontsub-sidereference planeleastsquaresdeviation)局部正表面最小二乘法构成的基准面次局部 区域FPD 2GB/T29507—2013 4 方法提要 将被测硅片放置在平坦、洁净的小吸盘上,吸盘带动硅片沿规定的图形在两个相对的探头之间运 动,两个探头同时测试得到一对位移数据,构成厚度的数据组(t[x,y])。当硅片背表面是理想平面时, 数据组描述了硅片的正表面。该数据组可以产生所需的一个或多个参数,需要测量平整度时,在硅片背 表面或正表面构建一个符合要求的基准面和焦平面。计算并报告硅片的厚度、总厚度变化以及相对于 背表面或正表面基准面和焦平面的平整度、局部平整度参数。 5 干扰因素 5.1 在测试扫描期间,任何探头间或探头沿探头轴的相对运动都会产生横向位置等效测试数据误差。 5.2 大多数设备具有一定的厚度测试(结合翘曲度)范围,无需调整即可满足要求。如果校准或测试试 样超出测试范围,可能产生错误的结果。操作者可通过设备的超量程信号得知这一情况。 5.3 数据点的数量及其间距不同可能影响测试结果。 5.4 测试局部平整度时,选择测试是否包括硅片边缘的不完整区域,将影响局部平整度的测试值,可通 过插值技术减少这种影响。 5.5 选择基准面不同,得到的平整度的值可能不同。 5.6 本方法对硅片背表面微观颗粒相对敏感。 6 仪器设备 6.1 硅片夹持装置:例如吸盘或硅片边缘夹持装置,该装置的材质和尺寸可由测试双方协商确定。 6.2 多轴传输系统,提供了硅片夹持装置或探头在垂直于测试轴的几个方向的可控移动方式。该移动 应允许在合格质量区域内以指定的扫描方式收集数据,且可设定采样数据点的间距。 6.3 探头部件,带有一对非接触位移传感探头,具体要求如下: a) 探头应能独立探测晶片的两个表面到距之最近探头的距离a和b; b)探头将被分别安装在硅片两面,并使两探头相对; c)两探头同轴,且其共同轴为测试轴; d)校准和测试时探头距离D应保持不变; e)位移分辨率应小于或等于10nm; f)探头传感器尺寸为4mm×4mm,或由测试双方确定。 探头支持装置和指示单元(见图1)。 图1 硅片、探头、设备示意图 3GB/T29507—2013 6.4 控制系统,包括数据处理器及合适的软件。测试设备应具有程序输入选择清单的功能;可以自动 按照操作者设定的条件进行测量、数据处理,并根据操作者的设置数值对硅片分类。必要的计算应可在 设备系统内部自动完成,并可直接显示测量结果。 6.5 数据报告分辨率应为10nm或更小。 注:精确的局部平整度测量需要测量邻接的定位点,足以详细地显示表面布局。推荐局部平整度测量使用一个和 邻近点分隔2mm或更少的数据点阵列。也推荐使用数据组去计算局部平整度,这时数据取自每个局部区域 的拐角处并且沿着每个局部的边界,使得有效局部尺寸等于这局部尺寸区域。 6.6 硅片传输系统,包括硅片的自动装载和分类功能。 7 测量步骤 7.1 参数设置(根据需要选择测试硅片厚度、总厚度变化、平整度) 7.1.1 硅片的中心点厚度 硅片的中心点厚度为硅片的标称厚度。 7.1.2 总厚度变化的测试模式选择 7.1.2.1 5点。 7.1.2.2 扫描方式。 7.1.3 平整度参数的测量模式选择 7.1.3.1 总平整度(G) 总平整度(G)选择如下: a) 范围(总指示读数,TIR)(R); b)偏差(焦平面偏差,FPD)(D)。 7.1.3.2 局部平整度(S) 局部平整度(S)选择如下: a) 指示读数(TIR)———每个局部区域局部平整度指示读数的值或最大值,或两者; b)偏差(FPD)———每个局部区域局部平整度偏差的值或最大值,或两者; c)图形或者柱状图显示部分或全部数值的分布。 如果确定选择局部平整度,需定义: a) 局部区域的尺寸; b)局部区域相对FQA中心的位置; c)局部区域相互之间的位置,例如直线模式或者错层模式; d)选择是否包含局部不完整区域。 7.1.3.3 基准面的选择 7.1.3.3.1 构成基准面的点应位于合格质量区内。基准面选择如下: a) 正表面(F) b) 背表面(B) 7.1.3.3.2 对总平整度测试,可选择如下三个基准面之一: a) 理想背表面(I); 4GB/T29507—2013 b) 正表面三点平面(3); c) 正表面最小二乘法平面(L)。 7.1.3.3.3 对于选择总基准面的局部平整度测试,可选择如下三个基准面之一: a) 理想背表面平面(I); b) 正表面三点平面(3); c) 正表面最小二乘法平面(L)。 7.1.3.3.4 对于选择局部基准面的局部平整度测试,可选择如下基准面: 在局部区域内对正表面进行最小二乘法拟