书 书 书犐犆犛 ２９ ． ０４５ 犎 ８０ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ６６２１ — ２００９ 代替 ＧＢ ／ Ｔ６６２１ — １９９５ 硅片表面平整度测试方法 犜犲狊狋犻狀犵犿犲狋犺狅犱狊犳狅狉狊狌狉犳犪犮犲犳犾犪狋狀犲狊狊狅犳狊犻犾犻犮狅狀狊犾犻犮犲狊 ２００９  １０  ３０ 发布 ２０１０  ０６  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 发布书 书 书前 　　 言 　　 本标准代替 ＧＢ ／ Ｔ６６２１ — １９９５ 《 硅抛光片表面平整度测试方法 》。 本标准与 ＧＢ ／ Ｔ６６２１ — １９９５ 相比 ， 主要变动如下 ： ——— 将名称修改为 “ 硅片表面平整度测试方法 ”； ——— 去掉了目前较少采用的干涉法 ， 只保留了目前常用的电容法 ； ——— 增加 “ 引用标准 ”； ——— 对 “ 方法提要 ”、“ 仪器装置 ”、“ 测量程序 ”、“ 计算 ” 进行了全面修改 ； ——— 经实验重新确定了精密度 ； ——— 在第一章增加本标准适用的试样范围 ； ——— 在 “ 试样 ” 一章中说明对所测试样的要求 。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会提出 。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会归口 。 本标准主要起草单位 ： 上海合晶硅材料有限公司 。 本标准主要起草人 ： 徐新华 、 严世权 、 王珍 。 本标准所替代标准的历次版本发布情况为 ： ——— ＧＢ ／ Ｔ６６２１ — １９８６ 、 ＧＢ ／ Ｔ６６２１ — １９９５ 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ６６２１ — ２００９ 硅片表面平整度测试方法 １ 　 范围 本标准规定了用电容位移传感器测定硅抛光片平整度的方法 ， 切割片 、 研磨片 、 腐蚀片也可参考此 方法 。 本标准适用于测量标准直径 ７６ｍｍ 、 １００ｍｍ 、 １２５ｍｍ 、 １５０ｍｍ 、 ２００ｍｍ ， 电阻率不大于 ２００ Ω · ｃｍ 厚度不大于 １０００ μ ｍ 的硅抛光片的表面平整度和直观描述硅片表面的轮廓形貌 。 ２ 　 方法概述 ２ ． １ 　 将硅片平放入一对同轴对置的电容位移传感器 （ 简称探头 ） 之间 ， 对探头施加一高频电压 ， 硅片与 探头之间便形成了高频电场 ， 其间各形成了一个电容 。 探头中电路测量其间电流变化量 ， 便可测得该电 容值 犆 。 如图 １ 所示 。 犆 由式 （ １ ） 给出 ： 　　 犇 ——— Ａ ， Ｂ 探头间距离 ； 犪 ——— Ａ 探头与上表面距离 ； 犫 ——— Ｂ 探头与下表面距离 ； 狋 ——— 硅片厚度 。 图 １ 　 电容位移传感器测量方法示意图 犆 ＝ 犓 · 犃 犪 ＋ 犫 ＋ 犆 ０ …………………………（ １ ） 　　 式中 ： 犆 ——— 在上 、 下探头和硅片表面之间所测得总电容值 ， 单位为法拉 （ Ｆ ）； 犓 ——— 自由空间介电常数 ， 单位为法拉每米 Ｆ ／ ｍ ； 犃 ——— 探头表面积 ， 单位为平方米 （ ｍ ２ ）； 犪 ——— Ａ 探头与上表面距离 ， 单位为米 （ ｍ ）； 犫 ——— Ｂ 探头与下表面距离 ， 单位为米 （ ｍ ）； 犆 ０ ——— 主要由探头结构而产生的寄生电容 ， 单位为法拉 （ Ｆ ）。 ２ ． ２ 　 由于在测量时 ， 两探头之间的距离 犇 和下探头到下表面的距离 犫 已经在校准时被固定 ， 所以仪器 测得电容值 犆 按式 （ １ ） 进行计算 ， 就可得到 犪 ， 从而计算硅片表面平整度和其他几何参数 。 ２ ． ３ 　 选择适当的参考面和焦平面以计算所需参数 。 １ 犌犅 ／ 犜 ６６２１ — ２００９ ３ 　 仪器设备 测量设备应包括硅片支撑装置 ， 多轴传动机构 ， 带指示的探头 ， 控制 、 运算和图形并有相关软件的计 算机 。 仪器的数据分辨率应该为 １０ｎｍ 或更优 。 测量设备应包含 ： ３ ． １ 　 硅片支撑装置 ， 例如真空吸盘 。 ３ ． ２ 　 传送机械装置 ， 用于移动硅片支撑装置或者探头 。 ３ ． ３ 　 探头 ， 包含一对探头 ， 探头支架以及指示器单元 （ 见图 １ ）。 ３ ． ３ ． １ 　 探头可以独立测量硅片表面与离之最近的探头表面之间的距离 犪 ， 犫 。 ３ ． ３ ． ２ 　 探头应安装在硅片的上下两边同时保证两个探头是相向的 。 ３ ． ３ ． ３ 　 上下探头为同轴探头 ， 且这个共同的轴为测量轴 。 ３ ． ３ ． ４ 　 在进行校正和测量时应保持 Ａ ， Ｂ 探头间距离 犇 恒定 。 ３ ． ３ ． ５ 　 位移分辨率应该为 １０ｎｍ 或更优 。 ３ ． ３ ． ６ 　 探头感应部位尺寸 ４ｍｍ×４ｍｍ 或其他供需双方的商定值 。 ４ 　 试样 干燥 、 洁净的硅片 。 ５ 　 测量程序 ５ ． １ 　 校准 根据仪器的操作指导进行校正 。 ５ ． ２ 　 测量 ５ ． ２ ． １ 　 选择合格质量区域 （ ＦＱＡ ） 硅片边缘 ３ｍｍ 不计入合格质量区域 ， 有特殊要求可根据供需双方商定值选择 。 ５ ． ２ ． ２ 　 按如下选择平整度参数 ： ５ ． ２ ． ２ ． １ 　 选择参考表面 ——— 正面 （ Ｆ ） 或背面 （ Ｂ ） ５ ． ２ ． ２ ． ２ 　 从以下选择一种参考平面 ａ ） 　 理想背面平面 （ Ｉ ）； ｂ ） 　 正面三点平面 （ ３ ）； ｃ ） 　 正面最小二乘法平面 （ Ｌ ）。 ５ ． ２ ． ３ 　 选择测量参数 ５ ． ２ ． ３ ． １ 　 ＴＩＲ ——— 总指示读数 。 ５ ． ２ ． ３ ． ２ 　 ＦＰＤ ——— 焦平面偏差 。 ６ 　 计算 ６ ． １ 　 参考面由如下形式描述 ： 犣 ｒｅｆ ＝ 犪 Ｒ 狓 ＋ 犫 Ｒ 狔 ＋ 犮 Ｒ …………………………（ ２ ） 　　 式中 犪 Ｒ ， 犫 Ｒ ， 犮 Ｒ 可按如下选择 ： ６ ． １ ． １ 　 理想背表面参考面 ： 犪 Ｒ ＝ 犫 Ｒ ＝ 犮 Ｒ ＝ ０ …………………………（ ３ ） ６ ． １ ． ２ 　 最小二乘法参考面 ： 选择 犪 Ｒ ， 犫 Ｒ ， 犮 Ｒ 以满足 ∑ 狓 ， 狔 ［ 狋 （ 狓 ， 狔 ） － （ 犪 Ｒ 狓 ＋ 犫 Ｒ 狔 ＋ 犮 Ｒ ）］ ２ …………………………（ ４ ） ２ 犌犅 ／ 犜 ６６２１ — ２００９ 为最小值 。 ６ ． １ ． ３ 　 三点参考面 ： 狋 （ 狓 １ ， 狔 １ ） ＝ 犪 Ｒ 狓 １ ＋ 犫 Ｒ 狔 １ ＋ 犮 Ｒ 狋 （ 狓 ２ ， 狔 ２ ） ＝ 犪 Ｒ 狓 ２ ＋ 犫 Ｒ 狔 ２ ＋ 犮 Ｒ …………………………（ ５ ） 狋 （ 狓 ３ ， 狔 ３ ） ＝ 犪 Ｒ 狓 ３ ＋ 犫 Ｒ 狔 ３ ＋ 犮 Ｒ 　　 式中 狓 １ ， 狔 １ ； 狓 ２ ， 狔 ２ ； 狓 ３ ， 狔 ３ 均匀分布于距硅片边缘 ３ｍｍ 处的圆周上 。 ６ ． ２ 　 焦平面由如下形式描述 ： 犣 ｆｏｃａｌ ＝ 犪 Ｆ 狓 ＋ 犫 Ｆ 狔 ＋ 犮 Ｆ …………………………（ ６ ） 焦平面与参考面平行 ， 且在计算平整度时认为焦平面与参考面相同 ， 所以 犪 Ｆ ＝ 犪 Ｒ 犫 Ｆ ＝ 犫 Ｒ 犮 Ｆ ＝ 犮 Ｒ ６ ． ３ 　 试样各点的厚度与参考面或焦平面的差异由如下形式描述 ： 犳 （ 狓 ， 狔 ） ＝ 狋 （ 狓 ， 狔 ） － （ 犪 犻 狓 ＋ 犫 犻 狔 ＋ 犮 犻 ）…………………………（ ７ ） 　　 式中 ： 犻 ——— 可以是 Ｒ 或 Ｆ ； 狓 ， 狔 ——— 应在 ＦＱＡ 内 。 ６ ． ４ 　 ＴＩＲ 按如下公式计算 ： ＴＩＲ ＝ 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍａｘ － 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍｉｎ …………………………（ ８ ） ６ ． ５ 　 ＦＰＤ 按如下方法计算 ＦＰＤ＝ ｜ 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍａｘ ｜ （ ｜ 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍａｘ ｜＞｜ 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍｉｎ ｜ ） …………………………（ ９ ） ＦＰＤ＝－ ｜ 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍｉｎ ｜ （ ｜ 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍｉｎ ｜＞｜ 犳 （ 狓 ， 狔 ） ｍａｘ ｜ ） …………………………（ １０ ） ７ 　 精密度 ７ ． １ 　 本方法单实验室精密度 ： ＦＰＤ 不大于 ０．２１ μ ｍ （ Ｒ３Ｓ ）； ＴＩＲ 不大于 ０．２７ μ ｍ （ Ｒ３Ｓ ）。 ７ ． ２ 　 本方法多实验室精密度 ： ＦＰＤ 不大于 ０．４８ μ ｍ （ Ｒ３Ｓ ）； ＴＩＲ 不大于 ０．５４ μ ｍ （ Ｒ３Ｓ ）。 ８ 　 试验报告 ８ ． １ 　 报告应包括以下内容 ： ａ ） 　 试样编号 ； ｂ ） 　 试样表面的优质区域 （ ＦＱＡ ）； ｃ ） 　 仪器型号 ； ｄ ） 　 实验室洁净等级 ； ｅ ） 　 测试结果 ： 最大 ＦＰＤ 和 ＴＩＲ ； ｆ ） 　 本标准编号 ； ｇ ） 　 测量单位和测量者 ； ｈ ） 　 测量日期 。 ８ ． ２ 　 如有特殊要求 ， 报告也应该包括三维轮廓图 、 二维形貌图 、 正投影图 、 剖面图等 。 犌犅 ／ 犜 ６６２１ — ２００９ 书 书 书 ９００２ — １２６６ 犜 ／ 犅犌 中华人民共和国 国家标准 硅片表面平整度测试方法 ＧＢ ／ Ｔ６６２１ — ２００９  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 ｗｗｗ．ｓｐｃ．ｎｅｔ．ｃｎ 电话 ：