1、 201X - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施 ICS 77.040 H 17 中中华华人人民民共共和和国国国国家家标标准准 GB/T XXXXX-201X 硅片翘曲度测试 自动非接触扫描法 Test method for measuring warp on silicon wafers by automated non-contact scanning （工作组讨论稿） GB/T XXXXX-201X I 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009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材料分会（SAC/TC203/SC2）提出并归口。 本标
2、准起草单位：有研半导体材料股份有限公司、上海合晶硅材料有限公司。 本标准主要起草人：孙燕、卢立延、徐新华。 GB/T XXXXX-201X 1 硅片翘曲度测试 自动非接触扫描法 1 范围 本方法适用于在半导体衬底或器件过程中，直径不小于 50mm，厚度不小于 100um 的切割、研磨、 腐蚀、抛光、刻蚀、外延或其它表面状态的硅片的翘曲度测试，也可监控因热效应和机械效应引起的 晶片翘曲。 本方法为非破坏性、无接触的自动扫描测试方法，适用于洁净、干燥硅片的翘曲度测试，不受硅 片的厚度、表面加工状态的影响，且与重力引起的变形无关。 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。凡是注明日
3、期的引用文件，仅所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/T 14264 半导体材料术语 3 术语和定义 GB/T 14264 界定的术语及定义适用于本文件。 4 方法概述 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，两个探头同时对硅片的上下表面进行扫描，获得一组上下表面分别到最近的探头间的距离数据。 对应扫描的每一点，得到一对 X 和 Y 坐标都相同的距离数值。成对的位移数值用于构造一个中位面。 得到一对位移数据，构成硅片中位面的数据组(tX,Y)。在中位面上的重力效应的校正是通过
4、从一个 典型的硅片测量值（2）或从理论值减去一个重力校正值得到的，也可以是通过翻转晶片扫描进行校正。 从合适的中位面构造一个最小二乘法参考平面。参考平面偏离（RPD）是在每对测量点上计算得到的。 Warp 是在最大的正数（RPD）和最小的负数（RPD）间的代数差。 注：虽然硅片的翘曲是由于硅片的上下表面相同的重力造成的，它不可能通过对其中一个面的测量得到，中位面 包含了向上、向下或两者都有的区域，在某些情况下，中位面是平的，事实上，翘曲度为零或正数值。 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 样品相对于探针测量轴的振动
5、也会引入误差。为了使该影响被降低到最小，系统提供了特征分析 及校正算法。设备内部的监控系统也可以用来纠正非重复和重复系统机械。未能提供这样的修改可能 会导致错误。 5.3 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。 5.4 数据点的数量及其间距不同可能影响测试结果。 5.5 被测晶片的直径、厚度、表面状态、晶向，可能引起使用的重力补偿结果的差异。对于不同直径 和厚度引起的重力补偿错误的预计与信息1相关。如果被测样品的晶体取向不同。使用重力补偿，引入 的测量值与实际值偏差达15%
6、。 5.6 实行重力补偿方法的不同会有不同的测试结果。不同层次的实行方法的完整性也会得到不同的结 果。 5.7 系统硅片夹持装置的差异可以引入测量差异。本测试方法允许使用不同的硅片夹持装置（见 GB/T XXXXX-201X 2 7.1.4.1）相同的样品在不同的硅片夹持装置中会得到不同的几何形状的结果。 5.8 选择基准面不同，得到的翘曲度的值可能不同。SEMI MF657 是使用背表面3点作为基准平面测 量翘曲。而背表面基准平面的翘曲结果中包含了厚度差异，测试方法中使用中位面做基准平面消除了 这一影响。测试方法中使用最小二乘法参照平面拟合参照平面降低了三点平面计算参考点位置的选择 变异。使
7、用（本试验法）特殊的校准或补偿技术，最大限度地减少重力造成的晶片畸变的影响 5.9重力可以改变硅片形状，本标准包含了几个消除重力影响的方法，包括方法之一，典型的硅片翻转 的方法。 注：它涉及由 ADE 公司提供的专利。 5.9 采用硅片翻转的方法消除重力影响时，该硅片本身的翘曲度过大将对测试结果带来影响。 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，该装置的类型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
8、，带有一对非接触位移传感探头，探头支持装置和指示单元（见图 1）。 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 100nm。 f) 探头传感器尺寸为 4mm4mm，或由测试双方确定。 6.4 采用有代表性的晶片翻转方法或样片翻转重力补偿的方法，测量必须在同一位置进行；因此测量 设备应在每个方向提供精确的定位。 6.5 系统控制系统，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
9、 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。 6.6 数据报告分辨率应小于等于 100 nm。 6.7 硅片传输系统，包括硅片的自动装载和分类功能。 图 1 硅片、探头、设备示意图 GB/T XXXXX-201X 3 7 测量步骤 7.1 参数设置：根据需要选择测试硅片的翘曲度测量，也包括选择直径、硅片厚度、数据显示和输出 方式。 7.1.2 选择其中一种重力修正方法： 7.1.2.1,翻转参考片方法（见注 3） ； 7.1.2.2 翻转样品的方法； 7.1.2.3 理论模型的方法。 7.1.4
10、对自动测试设备，可进行基准面的选择：构成基准面的点应位于合格质量区内。 （1）最小二乘法拟合的基准平面（L） （2）背表面 3 点（3p） 7.1.5 通过规定边缘去除 EE 尺寸选择合格质量区域(FQA)。 7.2 校准及校准用参考片 7.2.1参考片-参考片自身标有翘曲度参数的数据，该参数值是使用测试设备通过大量重复测试获得的 平均值，或者是基于设备重复性研究的统计值；用以 确定是否该设备制造商的操作说明中的可重复性 性能。如果测量设备是用来测量其他参数，如除翘曲外还测量平整度和厚度变化，参考样片的warp值 可以被列入由SEMI MF1530指定的参考片的系列数据中，但如果仅仅测量war
11、p值，就没有必要。 7.2.1.1参考片-用于确定由测量设备测得的warp值与参考片值间的一致程度在参考片的warp值和测量 warp值得偏差的可接受水平是由当事人双方约定的。参考片的warp值应小于等于20m。（见9）。 7.2.1.2 有代表性硅片-如果使用有代表性的硅片翻转方法进行重力修正，要求这有代表性的硅片应与 被测片具有完全相同的标称直径、标称厚度、基准结构和结晶取向，这些是被测定的，它的 warp 不需 要知道。 7.2.2 校准-使用由设备制造商推荐的校准方法对设备进行校准，并使之规范化。 7.3 测量 73.1 将测试样片正面朝上放入测试设备，确定和记录每个测量位置两探头间的
12、距离及每个探头到最 近的硅片表面的距离 a b。利用（1）使用样片翻转方法得到修正由于重力带来的硅片变形的影响。或 者（2）使用有代表性的典型硅片，通过将典型硅片翻转方法获得重力修正（见注 3） 7.3.2 将硅片背表面朝上放入测量设备，重复 7.3.2 7.4 测试结果计算 7.4.1 通常由设备内部自动完成下面的计算。以下提供的离线计算是为显示完整的程序。 7.4.2 沿扫描路径间距测量两个探头间和每个探头到最近的硅片表面的一对距离数据。 注 6 从图 1.探头 A 与距之最近的硅片表面的距离值定义为 a，探头 B 与距之最近的硅片表面的距离值 定义为 b 7.4.3 设定 Z 轴原点在两
13、个探头 A 和 B 的中点。 7.44 找出每一点上 Z 轴的中位面距离 Zm. GB/T XXXXX-201X 4 式中： D ：探针 A an 和 B 间的距离； a ：探针 A 与最近的硅片表面（硅片上表面）的距离； b：探针 BA 与最近的硅片表面（硅片下表面）的距离； t ： 硅片厚度。 7.4.5硅片正面朝上时在正方向的测量值称为中位点Znor 7.4.6硅片背面朝上时在正方向的测量值称为中位点Znor 7.4.7对使用典型硅片或样片翻转方法，确定对中位面重力修正如下： 注7有代表性硅片的形状效果记忆抵消了重力的影响 7.4.8确定中位面的重力补偿如下： 7.4.8.1有代表性的硅
14、片翻转方法-从每个测量点的Znor值减去重力Zgravity。 注8：有代表性硅片翻转方法不仅仅与一阶重力影响有关，也和如硅片外围影响，设备的特性等有关， 这些可能影响测量值。 7.4 ICS GB/T 中中华华人人民民共共和和国国国国家家标标准准 GB/T-200X 300mm 硅单晶切割片和磨削片 300mm Monocrystalline silicon as cut slices and grinded slices （非等效） （送审稿） （本稿完成日期：2009.11.10） -发布-实施 国国家家质质量量技技术术监监督督局局 发发布布 GB/T-200X II 前 言 集成电路技
15、术作为信息产业的基础备受全球瞩目。当前，国际主流生产技术为直径 300mm，线宽 0.13-0.10 微米及 90 纳米技术开始进入量产。本标准是为 90 纳米线宽集成电路提供衬底材料切割磨 削片的产品标准。其指标的确定参照了国外有关标准，结合我国 300mm 硅片的研制和生产情况，并考 虑国际上硅材料的生产及微电子产业的发展和现状的基础上制订而成。 本标准应与 GB/T 和 GB/T 配套使用。 本标准由全国半导体材料与设备标准化委员会提出； 本标准起草单位：有研半导体材料股份有限公司。 本标准主要起草人：闫志瑞、孙燕、盛方毓、张果虎。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。 GB/
16、T-200X 3 300mm 单晶切割片和磨削片 1 范围 本标准规定了300mm直径的硅单晶切割片和磨削片（简称硅片）产品必要的相关性术语、技术要求、 试验方法，检测规则以及标志、包装、运输、贮存等。 本标准适用于直径 300mm 直拉单晶经切割、磨削制备的圆形硅片，产品将进一步加工成抛光片，用 于制作集成电路 IC 用线宽 90 纳米技术需求的衬底片。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注年代的引用文件，其随后所有 的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方 研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注年
17、代的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 1550 非本征半导体材料导电类型测试方法 GB/T 1552 硅锗单晶电阻率测定 直排四探针法 GB/T 1554 硅晶体完整性 化学择优腐蚀检验方法 GB/T 1555 半导体单晶晶向测定方法 GB/T 2828 逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查） GB/T 6616 半导体硅片电阻率及硅薄膜薄层电阻测定 非接触涡流法 GB/T 6618 硅片厚度和总厚度变化测试方法 GB/T 6619 硅片弯曲度测试方法 GB/T 6620 硅片翘曲度非接触式测试方法 GB/T 6621 硅抛光片表面平整度测试方法 GB/T 6624 硅
18、抛光片表面质量目测检验方法 GB/T 11073 硅片径向电阻率变化的测试方法 GB/T 13388 硅片参考面结晶学取向 X 射线测量方法 GB/T 14140 硅片直径测量方法 GB/T 14264 半导体材料术语 GB/T 14844 半导体材料牌号表示方法 GB/T XXXX 硅片切口尺寸测试方法 SEMI M1.15 直径 300mm 硅单晶抛光片规格（切口） 3 术语 下列术语适用于本标准。 3.1 本方法使用的术语见 GB/T14264 半导体材料术语。 4 牌号 硅片的牌号表示：按GB/T 14844规定。 5 要求 5.1 物理性能参数 硅片的导电类型、掺杂剂、电阻率及径向电
19、阻率变化、氧、碳含量应符合 GB/T 的规定。 5.2 几何参数 5.2.1 硅片的几何参数应符合表 1 的规定。 5.2.2 切片、研磨片所有在表 1 中未列出的参数规格，按供需双方协商提供。 GB/T-200X 4 表 1 硅片几何尺寸参数要求 项目指标 硅片直径，mm 301 直径允许偏差，mm 0.3 硅片厚度，中心点，m 910 厚度允许偏差，m 15 总厚度变化，m，不大于 20 翘曲度， m ，不大于 50 切 割 片 崩边 mm 不大于 0.8 硅片直径，mm 300 直径允许偏差，mm 0.2 硅片厚度，中心点，m 820 厚度允许偏差，m 15 总厚度变化，m，不大于 1.
20、2 翘曲度， m ，不大于 45 磨 削 片 崩边 mm 无 深度 mm 1.00+0.25/-0.00 切口 角度 90+5/-1 副参考 面 无 5.3 晶体完整性 硅片的晶体完整性应符合 的规定。 5.4 表面取向 5.4.1 硅片的表面取向为100。 5.4.2 硅片表面取向的偏离为：正晶向：00.5。 5.4.3 硅片定位面取向位置和尺寸应符合表 2 及表 1 的规定。 5.5 基准标记 5.5.1300mm 硅片切口位置应符合表 2 要求，可分别参见 GB/T 12964。 表 2 切口位置 项目 指标 切口基准轴取向 1 深度 mm 0.25 1.00 0.00 角度 5 1 9
21、0 5.6 表面质量 5.6.1 切割硅片崩边的径向延伸应符合表 1 的规定。每个崩边的周长不大于 2mm，每片崩边总数不能 多于 3 个，每批硅片中崩边硅片数不得超过总片数的 3%。 5.6.2 硅片不允许有裂纹、缺口。 GB/T-200X 5 5.6.3 硅片经清洗干燥后，表面应洁净、无色斑、无沾污。 5.6.4 硅切割片不得有明显切割刀痕。 5.6.5 硅磨削片表面应无划伤、亮点、刀痕、崩边。 5.7 边缘轮廓 硅片经边缘倒角，倒角后的边缘轮廓应符合YS/T 26和GB/T XXXX的规定，特殊要求可由供需双方 协商确定。 6 试验方法 6.1 硅片导电类型测量按 GB/T 1550 进
22、行。 6.2 硅片电阻率测量按 GB/T 6616 进行。 6.3 硅片径向电阻率变化测量按 GB/T 11073 进行。 6.4 硅片晶向的测量按 GB/T 1555 进行。 6.5 硅片主参考面晶向测量按 GB/T 13388 进行。 6.6 硅片切口尺寸的测量由供需双方协商确定。 6.7 硅片晶体完整性检验按 GB/T 1554 进行。 6.8 硅片直径测量按 GB/T 14140 进行。 6.9 硅片厚度和总厚度变化的测量按 GB/T 6618 进行。 6.10 硅片翘曲度测量按 GB/T 6620 进行。 6.11 硅片表面质量检验按 GB/T 6624 进行。 6.12 硅片边缘轮
23、廓检验方法按 YS/T 26 进行. 6.13 硅片切口尺寸的检验按 GB/T XXXX 进行。 7 检验规则 7.1 检查和验收 7.1.1 产品应由供方技术（质量）监督部门进行验收，保证产品质量符合本标准的规定，并填写产 品质量保证书。 7.1.2 需方可对收到的产品按本标准的规定进行检验。若检验结果与本标准（或订货合同）的规定不 符时，应在收到产品之日起三个月内向供方提出，由供需双方协商解决。 7.2 组批 硅片以批的形式提交验收，每批应由同一牌号，相同规格的硅片组成。 7.3 检验项目 每批硅片抽检的项目有：导电类型，晶向，晶向偏离度，电阻率范围，径向电阻率变化，厚度， 总厚度变化，翘
24、曲度，表面质量，直径，切口尺寸等。 7.4 抽检验收 7.4.1 每批产品如属非破坏性测量的项目，检测按 GB 2828 一般检查水平，正常检查一次抽样方案 进行，或由供需双方协商确定的抽样方案进行。 7.4.2 如属破坏性测量的项目，检测按 GB2828 特殊检查水平 S-2，正常检查一次抽样方案，或按供 需双方协商确定的抽样方案进行。 7.5 检验结果的判定 7.5.1 导电类型、晶向检验若有一片不合格，则该批产品为不合格。 表 3 检测项目及合格质量水平 序 号 检验项目合格质量水平（AQL） 1 电阻率范围 1.0 GB/T-200X 6 2 径向电阻率变化 1.0 3 晶向偏离度 1
25、.0 4 厚度偏差 1.0 5 总厚度变化 1.0 6 翘曲度 1.0 7 直径及直径偏差 1.0 8 切口尺寸 1.0 9 定位面位置 1.0 崩边 1.0 沾污 1.5 划伤，亮点 2.0 裂纹、缺口 1.0 刀痕 1.0 色斑 1.0 10 表 面 质 量 累计 2.5 7.5.2 其他检验项目的合格质量水平（AQL）见表 3。 7.5.3 抽检不合格的产品，供方可对不合格项进行全数检验，除去不合格品后，合格品可以重新组批。 8 标志包装、运输和贮存 8.1 硅片用相应规格的盒子包装，每个片盒应贴有产品标签。标签内容至少应包括：产品名称（牌号） ，规格，片数，批号及日期，片盒再装入一定规
26、格的外包装箱，采取防震、防潮、防污染措施。 8.2 包装箱内应有装箱单，外侧应有“小心轻放”、“防潮”、“易碎”等标识，并标明： A 需方名称，地点； B 产品名称，牌号； C 产品件数； D 供方名称。 8.3 每批产品应有质量证明书，写明： A 供方名称； B 产品名称及规格、牌号； C 产品批号； D 产品片数（盒数）； E 各项参数检验结果和检验部门的印记； F 出厂日期。 8.4 产品在运输过程中应轻装轻卸，勿压勿挤，并采取防震防潮措施。 8.5 产品应贮存在清洁、干燥的环境中。 %抌0(前匀蔀%讀缁鉐忲頀h鰀恻椀挂洖洖洖洖洖洖洖洖洖洖洖洖洖洖洖洖枔蓿搀漀挀瀀椀挀最椀昀枔葷搀漀挀搀漀挀尀尀戀搀攀戀攀昀搀挀攀攀戀挀攀挀眀甀稀一眀倀樀渀夀漀渀匀眀伀欀洀栀圀栀伀爀圀渀栀瀀嘀伀刀最枔枔萀扛挀攀昀挀昀搀挀搀搀堀吀堀吀塦吀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堀堠堀堀堀堀堀堀堀鸀鹥堀枔愀猀琀渀愀攀猀椀琀攀挀漀渀挀攀渀琀爀愀琀攀萀匀乎乓煬煑豑豔Vz乎煬豑豎潏乎煬豑豎潏堀吀塦吀
