【国家标准(GB)】 硅片厚度和总厚度变化测试方法

中华人民共和国国家标准
硅片厚度和总厚度变化测试方法Test method for thickness and total thicknessvariation of silicon slices
主题内容与适用范围
GB/T6618-1995
代替GB6618-86
本标准规定了硅单晶切割片、研磨片和抛光片（简称硅片）厚度和总厚度变化的分立点式和扫描式测量方法。
本标准主要用于符合国标GB12964、GB12965规定的尺寸的硅片的厚度和总厚度变化的测量。在测试仪器允许的情况下，本标准也可用于其他规格硅片的厚度和总厚度变化的测量。2引用标准
GB12964硅单晶抛光片
GB12965硅单晶切割片和研磨片
3方法提要
3.1分立点式测量
图1分立点测量方式时的测量点位置国家技术监督局1995-04-18批准1995-12-01实施
GB/T6618—1995
在硅片中心点和距硅片边缘6mm圆周上的4个对称位置点测量硅片厚度。其中两点位于与硅片主参考面垂直平分线逆时针方向的夹角为30°的直径上，另外两点位于与该直径相垂直的另·直径上（见图1）。硅片中心点厚度作为硅片的标称厚度。5个厚度测量值中的最大厚度与最小厚度的差值称作硅片的总厚度变化。
3.2扫描式测量
硅片由基准环上的3个半球状顶端支承，在硅片中心点进行厚度测量，测量值为硅片的标称厚度。然后探头按规定图形扫描硅片表面，进行厚度测量，自动指示仪显示出总厚度变化。扫描路径图见图2。扫描璐径[图样
起动位置
图2测量的扫描路径图
仪器设备www.bzxz.net
4.1接触式测厚仪
测厚仪出带指示仪表的探头及支持硅片的夹具或平台组成。4.1.1测厚仪应能使硅片绕平台中心旋转，并使每次测量定位在规定位置的2mm范围内。4.1.2仪表最小指示量值不大于1μm。4.1.3测量时探头与硅片接触面积不应超过2mm2。4.1.4厚度校正标准样片，厚度值的范围从0.13~1.3mm，每两片间的间隔为0.13士0.025mm。4.2非接触式测量仪
由一个可移动的基准环，带有指示器的固定探头装置，定位器和平板所组成，各部分如下：4.2.1基准环：由-个封闭的基座和3个半球形支承柱所组成。基准环有数种（见图3），皆由金属制造；其热膨胀系数在室温下不大于6×10-6/℃；环的厚度至少为19mm，研磨底面的平整度在0.25μm之内。外径比被测硅片直径大50mm。此外，还要有下列特征：338
硅片标称直径
GB/T6618-1995
探头停故位置
一接地电缆孔
一硅片参考面取向线
碳化物合金球
直径3.18mm
3个，相路120
尼龙定位销直径
12.7mm3个相距:120
二允许镊子进入的取片档
（2）宽12.7mmx6.35mm
59±0.127mm
图3基准环
0.38mm最小
23.01 + 0.05mm
4o.00040m
4.2.1.13个半球形支承柱，用来确定基准环的平面并在圆周上等距分布，允许偏差在士0.13mm范围之内。支承柱应由碳化钨或与其类似的、有较大硬度的金属材料制成，标称直径为3.18mm，其高度超过其准环表面1.59士0.13mm。各支承柱的顶端应抛光，表面的最大粗糙度为0.25μm。基准环放留于平板上，每个支承柱顶端和平板表面之问的距离应相等，其误差为1.0um。由基准环定的平面是弓3个支承柱相切的平面。
4.2.1.23个圆柱形定位销对试样进行定位，其在圆周边界上间距大致和等，圆周标称直径等于销了339
GB/T6618--1995
的真径和硅片最大允许直径之和。销子比支承柱至少要高出0.38mm。推荐用硬塑料做定位销，4.2.1.3探头停放位置：在基准坏中硅片标称直径切口部分，为探头停放位胃，以便探头装留离开试样，插入或取出精密平板。
4.2.2带指示器的探头装置：由一对无接触位移传感的探头，探头支承架和指示单元组成。上下探头应与硅片上下表面探测位置相对应。固定探头的公共轴应与基准环所决定的平面垂直（在十2°之内）。指示器应能够显示每个探头各自的输出信号，并能手动复位。该装置应该满足下列要求：4.2.2.1探头传感面直径应在1.57~5.72mm范围。4.2.2.2探测位置的位移分辨率不大于.0.25um。4.2.2.3在标称零位置附近，每个探头的位移范围至少为25m。4.2.2.4在满刻度读数的0.5%之内是线性变化。4.2.2.5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。注1：探头传感原理可以是电容的、光学的或任何其他非接触方式的，适于测定探头与硅片表面之间距离。规定非接触是为防止探头使试样发生形变，2：指示器单元通常可包括：（1)计算和存贮成对位移测量的和或差值以及识别这些数量最大和最小值的手段，（2)存贮各探头测量计算值的选择显示开关等。显示可以是数字的或模拟的（刻度盘），推荐用数疗读出，来消除操作者引入的读数误差。
4.2.3定位器：限制基准环移动的装置，除停放装置外，它使探头固定轴与试样边缘的最近距离不能小于 6.78mm。基准环的定位见图 4。注3：取决于仪器的设计，每个基准环可能要有一个相配的定位器。4.2.4花岗岩平板：工作面至少为305mm×355mm。4.2.5厚度校准样片：变化范围等于待测硅片标称厚度土0.125mm，约50μm为--档。每个校准样片的表面平整度在0.25μm之内，厚度变化小于1.25μm。标准样片面积至少应为1.6cm，最小边长为13mm。
探沃S）
远离操作者份
放的替准环
图4基准环的定位
5试验样品
5.1硅片应具有清洁、干燥的表面。GB/T6618-1995
5.2如果待测硅片不具备参考面，应在硅片背面边缘处做出测量定位标记。6测量程序
6.1测环境条件
6.1.1 温度:18~28C。
6.1.2湿度：不人于65%。
6.1.3洁净度：10000级洁净室。6.1.4具有电磁屏蔽，且不与高频设备共用电源。6.1.5工作台振动小于0.5g。
6.2仪器校正
6.2.1从---组厚度校正标准片中选取厚度与待测硅片厚度相差在0.125mm之内的一块厚度校正标准片，管于厚度测量仪平台或支架上进行测量。6.2.2调整厚度测量仪，使所得测量值与该厚度校正标准片的厚度标准值之差在2um以内。6.2.3选择6.2.2条中所用的厚度校正标准片厚度土0.125mm的两块标准样片进行厚度测量，如果其测量值与该两块厚度校正标准片所示值之差大于2.50um，则认为该厚度测量仪不能满足本方法的测试要求，应对仪器重新进行调整。6.3测量
6.3.1分立点式测量包括接触式与非接触式两种。6.3.1.1选取待测硅片，正面朝上放入夹具中，或置于厚度测量仪的平台或支架1。6.3.1.2将厚度测量仪探头置于硅片中心位置（见图1)（偏差在土2mm之内），测量厚度记为t，即为该片标称厚度。（采用接触式测量时，应翻转硅片，重复操作，厚度记为t，比较t与，较小值为该片标称厚度值。）
6.3.1.3移动硅片，使厚度测量仪探头依次位于硅片工位置2、3、4、5（见图1)（偏差在2mm之内），测量厚度分别记为2、ta、t4t5。
6.3.2扫描式测量
6.3.2.1采用非接触式测厚仪。如果还未组装，将与被测硅片尺寸相对应的基准环装配在平板L以及装上相应的定位器，限制坏移动，检查探头应在远离操作者位置（见图4）。6.3.2.2把试样放在支承柱上，使主参考面与参考面取向线平行，被测硅片的周界应与最靠近探头停放位置的两个定位销贴紧。
6.3.2.3将厚度测量仪探头置于硅片中心位置1（见图1)（偏差在士2mm之内），测基厚度记为1，即为该片的标称厚度。
6.3.2.4移动平板上的基准环，直到探头处于扫描开始位置为止。6.3.2.5指示器复位。
6.3.2.6移动平台上的基准环，使探头沿曲线和直线段1～7扫描（见图2）。6.3.2.7沿扫描路线，以μm为单位，记录被测量点上、下表面的各自位移量。对于直接读数仪器，记录成对位移之和值的最大值与最小值之差，即为该硅片总厚度变化值。6.3.2.8仅对仲裁性测量要重复6.3.2.5条至6.3.2.7条操作达九次以上。6.3.2.9放置基准环使探头处于停放位置，然后取出试样。6.3.2.10对每个测量硅片，进行6.3.2.2～~6.3.2.9条的操作步骤。341
7测量结果计算
GB/T6618-1995
7.1直接读数的测量仪，对分立点式测量，选出11，t2，t:t，t中最大值和最小值，然后求其差值；对扫描式测量，由厚度最大测量值减去最小测望值，将此差值记录为总厚度变化。7.2倘若仪器不是直接读数的，对每个硅片要计算每对位移值α和6之和，同时，检查和值，确定最大和最小和值。根据下列关系计算总厚度变化(TTV)：TTV - I(+α)lmux {(6+α)min中：TTV—
一总厚度变化，um;
被测硅片上表面和上探头之间的距离，urm;被测硅片下表面和下探头之闻的距离，um;max表示和值的最人值;min表示和值的最h
小值。
8精密度
通过对厚度范围360~500μm，直径76.2土0.4mm，研磨片30片，抛光片172片，在7个实验率进行了循环测量。
8.1非接触式测量
8.1.1对非接触式厚度测量，单个实验室的2g标推偏差小于5.4μm，多个实验室的精密度为±0. 7%
8.1.2对非接触式总厚度变化（TTV)测量，单个实验室的2g标准偏差扫描法小于3.8μm，分立点法小于4.9μm；多个实验室间的精密度扫描法为土19%，分立点法为土38%。8.2接触式测量
8.2.1对于接触式厚度测量，单个实验室的2g标准偏差小于4.3um，多个实验室间的精密度为±0.4%。
8.2.2对于接触式总厚度变化测量，单个实验室的2g标准偏差小于3.6μm，多个实验室间的精密度为±32%。
9试验报告
9.1试验报告应包括下列内容：
试样批号、编号；
硅片标称直径；
测量方式说明；
使用厚度测量仪的种类和型号：中心点厚度；
硅片的总厚度变化；
本标准编号；
测量单位和测量者；
测量月期。
附加说明：
GB/T6618-1995
本标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由北京有色金属研究总院负责起草。本标准主要起草人翟富义、孙燕、陈学清本标准等效采用美国材料与试验协会标准ASTMF533一90《硅片厚度和厚度变化的标准测试方法》。
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