【国家标准(GB)】 硅片翘曲度非接触式测试方法

中华人民共和国国家标准
硅片翘曲度非接触式测试方法
Test method for measuring warp on siliconslices by noncontact scanning生题内容与适用范围
GB/T 6620
代替6620-86
本标准规定了硅单晶切割片、研磨片、抛光片(以下简称硅片）翘曲度的非接触式测量方法。本标准适用于测量直径大于50mm，厚度为150~1000μm的圆形硅片的翘曲度。本标准也适用于测量其他半导体圆片的翘曲度。2方法原理
硅片置于基准环的3个支点上，3支点形成一基准平面。硅片上、下表面相对于测量仪的-一对探头。沿规定路径同时进行扫描，成对地给出上、下探头与硅片最近表面之间的距离，求其一系列差值。差值中最大值与最小值相减除以2，所得数值表示硅片翘曲度。扫描路径如图1所示。翘曲度的示意图如图2所示。
扫描图形
起始位胃5
图1测量扫描路径图
国家技术监督局1995-04-18批准1995-12-01实施
- ) - 2 -
b -α ( -2
翘邮度
中线面
翘曲度
b α-2-5
2（-7）21/2
一翘曲度
翘曲度
b--0 3-
翘曲度=-
其准牛面
图2翘曲度形象化示意图
继曲度
3测量设备
3.1基准坏
GB/T 6620—1995
探头停位
一接地线插孔
一硅片定位线
3个点径为3.18mm的
硬质金金球以120～排列
其中心距离的直径为“
镊子钳的进退槽
1.59±(l.J27mm
图3基准环
23,01 ±0.05mm
直径mm
基准环是由基座、3个支撑球、3个定位柱组成的专用器具，如图3所示。1t1.6
3.1.1基座由温度系数小于6×10-5/℃的金属材料制成，基座外径比被测硅片直径大50.8mm左：右基座厚度大丁19mm，基座底面应光滑，平整度在0.25μm之内。3.1.23个支撑球由碳化钨或其他硬质合金制成，等间距地分别置于基座的一定圆周上，高度误差小于1.0um，球的表面应光滑，粗糙度在0.25um之内。3.1.33个定位柱由硬质塑料制成，位于3个支撑球对应的位置上，用以保证被测硅片中心与3个支点图形的几何中心相重合，其偏差小于1.0mm。定位柱与被测硅片不应有任何作用力。3.2测量仪
测量仪由测量探头、显示器、花岗岩平台3部分组成。3.2.1测量探头是一对无接触位移传感器，上、下探头处在同一轴线上，能上、下垂直调节，轴线与基准平面的法线之间的夹角应小于2°，每只探头能独立地测量与硅片最近表面的距离。探头测量的分辨率应优于0.25μm。
3.2.2显示器将测量探头输出的讯号进行数字处理，计算存储每对距离的差值或和值，并能判断其中的最大值和最小值，将结果数据显示出来。在扫描测量过程中，自动采集数据的能力每秒钟应超过100531
GB/T 6620--1995
3.2.3花岗岩平台是--块结构细密、表面光滑的石板，面积应大于305mm×355mm，测量区表面的平整度应小于0.25μm，并装有限制基准环移动范围的限位器。3.3厚度校准片
测量仪应备有的附件，用以校正测量仪。4试样
被测试样表面应清洁、干燥。
5测量程序
5.1仪器校正
5.1.1根据硅片直径和厚度的大小，选用相应规格的基准环和厚度标准片。标准片与硅片的厚度之差应在 50 μm之内。
5.1.2将选好的基准环置于花岗岩平台上的限位器处，放入厚度校准片，使基准环中心对准测量探头。5.1.3将测量仪拨到“设定”位置，调整测量探头，使其在有效测量范围内。再把测量仪拨到测量”位置，转动“厚度调节”旋钮，使显示值达到标准片的厚度值。5.1.4取出厚度校准片。
5.2测量
5.2.1将试样放入基准环，使其主参考面（或标记)与基准环上的标线平行。5.2.2移动基准环，使探头处于“开始扫描”位置，见图1。5.2.3显示器复位。
5.2.4沿图1的扫描路径，平稳移动基准环，测量试样的翘曲度。5.2.5从显示器上读取测量结果。6测童结果计算
6.1测量仪作自动测量时，直接读取翘曲度的值。6.2测量仪作非自动测量时，要计算被测硅片上每对位移值α和6之差，并确定最大差值与最小差值，根据公式(1)计算硅片翘曲度。
式中：W—硅片翘曲度,μm;
F［l(b -- a) Imax -- {(b a) min9
-一硅片上表面与上探头的距离，um；b—硅片下表面与下探头的距离，um;max表示最大值;min表示最小值。6.3利用已测得的数据对，也可按公式（2)计算硅片的总厚度变化（TTV）。TTV = I(h+ a)Imax - l(b+a)luin式中：TTV—一硅片总厚度变化，μm；α、b的含义同(1)式。
6.4计算硅片翘曲度的实例见图4。352
（2）
7精密度
探头。
α = 5
GB/T 6620-1995
a:11/2
b-al最
t：61/2
ha!最小
遇曲度（92）3号免费标准bzxz.net
图4利用仪器测量的几何尺寸计算翘曲度面
本方法的精密度是经5个实验室巡回测试确定的。测试直径76.2 mm、100 mm、125 mm 3种规格的硅片共25片，多实验室测量精密度的二倍标准偏差的平均值为士4.0um。8试验报告
试验报告应包括以下内容：
硅片试样规格、批号：
测量仪器名称、型号；
翘曲度的测量值；
本标雅编号；
测量单位名称及测量者；
测量日期。
附加说明：
本标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由洛阳单晶硅厂负责起草。本标主要起草人王从赞、郭瑾、袁景怡本标准等效采用美国材料与试验协会标准ASTMF657-91《硅片翘曲度和总厚度变化非接触式测量方法》。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。