【国家标准(GB)】 硅片表面平整度测试方法

ICS29.045
中华人民共和国国家标准
GB/T6621-2009
代替GB/T6621-1995
硅片表面平整度测试方法
Testing methods for surface flatness of silicon slices2009-10-30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会
2010-06-01实施
本标准代替GB/T6621一1995《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”；
一对“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；
一在第一章增加本标准适用的试样范围；一在“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。GB/T6621—2009
1范围
硅片表面平整度测试方法
GB/T 6621—2009
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200Q·cm厚度不大于1000μm的硅抛光片的表面平整度和置观描述硅片表面的轮廊形貌。2方法概述
2.1将硅片平放人
对置的电容位移传感器（简称探头）之间，过探头施加一高频电压，硅片与场，其间各形成了一个电容。探头中电路测量其间电流变化量，便可测得该电探头之间便形成了高频电场
C由式(1)给出：bzxz.net
容值C。如图1所
A，B探头间
A探头与上表
-B探头与下表面距
硅片厚度。
式中：
电容位移传感器测量方法示意图c
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)；K—自由空间介电常数，单位为法拉每米F/m；A-
探头表面积，单位为平方米（m\）；一A探头与上表面距离，单位为米(m)；-B探头与下表面距离，单位为米(m)；主要由探头结构而产生的寄生电容，单位为法拉(F)。（1）
2.2由于在测量时，两探头之间的距离D和下探头到下表面的距离6已经在校准时被固定，所以仪器测得电容值C按式(1)进行计算，就可得到a，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
GB/T6621—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）。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α，b3.3.1
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。上下探头为同轴探头，且这个共同的轴为测量轴。在进行校正和测量时应保持A，B探头间距离D恒定。位移分辨率应该为10nm或更优。3.3.5
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不计人合格质量区域，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)；
正面三点平面(3)；
正面最小二乘法平面(L)。
5.2.3选择测量参数
6计算
总指示读数。
焦平面偏差。
6.1参考面由如下形式描述：
ZeI=aR工+bRy+CR
式中aR，bR，CR可按如下选择：6.1.1理想背表面参考面：
aR=bR=CR=O
6.1.2最小二乘法参考面：
选择aR，bR，C以满足
E[t(,y)-(a+by+cR)
（2）
（4）
为最小值。
6.1.3三点参考面：
(y)=aR+bRy+CR
t(2)2+b+CR
t(sys)=ars+beys+Cr
式中1，yz2，y2$zs，ys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：
Zhoal=ap+bey+C
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ap=aR
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：f(r,y)=t(,y)-(a,r+by+c)
式中：
一可以是R或F；
应在FQA内。
6.4TIR按如下公式计算：
TIR = f(,y)f(,y)min
6.5FPD按如下方法计算
FPD=If(,y)mx |
FPD=f(,y)
精密度
(f(,)m/>f(,)min)
(If(,y)min|>f(,y)mx)
本方法单实验室精密度：FPD不大于0.21μm(R3S)；TIR不大于0.27μm(R3S)。
本方法多实验室精密度：FPD不大于0.48μm(R3S)；TIR不大于0.54μm(R3S)。
试验报告
报告应包括以下内容：
试样编号；
试样表面的优质区域(FQA)；
仪器型号；
实验室洁净等级；
测试结果：最大FPD和TIR；
本标准编号；
测量单位和测量者；
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。GB/T6621—2009
（5）
（8）
·（9）
（10）
GB/T6621-2009
打印日期：2010年1月27日
华人民共和国
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硅片表面平整度测试方法
GB/T6621—2009
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开本880×12301/16印张0.5字数7千字2010年1月第一次印刷
2010年1月第十版
书号：155066·1-39585定价14.00元如有印装差错
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