书 书 书犐犆犛 ２９ ． ０４５ 犎 ８０ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ６６１８ — ２００９ 代替 ＧＢ ／ Ｔ６６１８ — １９９５ 硅片厚度和总厚度变化测试方法 犜犲狊狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉狋犺犻犮犽狀犲狊狊犪狀犱狋狅狋犪犾狋犺犻犮犽狀犲狊狊狏犪狉犻犪狋犻狅狀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 ／ Ｔ６６１８ — １９９５ 《 硅片厚度和总厚度变化测试方法 》。 本标准与 ＧＢ ／ Ｔ６６１８ — １９９５ 相比 ， 主要有如下变化 ： ——— 将适用范围扩展到外延片 ； ——— 增加了第 ４ 章干扰因素 ； ——— 增加了 １５０ｍｍ 和 ２００ｍｍ 两种规格的基准环的尺寸 ； ——— 增加了 ７．２ 仪器校正的内容 。 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 。 本标准起草单位 ： 北京有研半导体材料股份有限公司 。 本标准主要起草人 ： 卢立延 、 孙燕 、 杜娟 。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 ： ——— ＧＢ６６１８ — １９８６ 、 ＧＢ ／ Ｔ６６１８ — １９９５ 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ６６１８ — ２００９ 硅片厚度和总厚度变化测试方法 １ 　 范围 本标准规定了硅单晶切割片 、 研磨片 、 抛光片和外延片 （ 简称硅片 ） 厚度和总厚度变化的分立式和扫 描式测量方法 。 本标准适用于符合 ＧＢ ／ Ｔ１２９６４ 、 ＧＢ ／ Ｔ１２９６５ 、 ＧＢ ／ Ｔ１４１３９ 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 　 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 。 凡是注日期的引用文件 ， 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 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本适用于本标准 。 ＧＢ ／ Ｔ２８２８．１ 　 计数抽样检验程序 　 第 １ 部分 ： 按接收质量限 （ ＡＱＬ ） 检索的逐批检验抽样计划 （ ＧＢ ／ Ｔ２８２８．１ — ２００３ ， ＩＳＯ２８５９１ ： １９９９ ， ＩＤＴ ） ＧＢ ／ Ｔ１２９６４ 　 硅单晶抛光片 ＧＢ ／ Ｔ１２９６５ 　 硅单晶切割片和研磨片 ＧＢ ／ Ｔ１４１３９ 　 硅外延片 ３ 　 方法概述 ３ ． １ 　 分立点式测量 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一直径上 （ 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 。 图 １ 　 分立点测量方式时的测量点位置 １ 犌犅 ／ 犜 ６６１８ — ２００９ 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 。 图 ２ 　 测量的扫描路径图 ４ 　 干扰因素 ４ ． １ 　 分立点式测量 ４ ． １ ． １ 　 由于分立点式测量总厚度变化只基于 ５ 点的测量数据 ， 硅片上其他部分的无规则几何变化不能 被检测出来 。 ４ ． １ ． ２ 　 硅片上某一点的局部改变可能产生错误的读数 。 这种局部的改变可能来源于表面缺陷例如崩 边 ， 沾污 ， 小丘 ， 凹坑 ， 刀痕 ， 波纹等 。 ４ ． ２ 　 扫描式测量 ４ ． ２ ． １ 　 在扫描期间 ， 参考平面的任何变化都会使测量指示值产生误差 ， 相当于在探头轴线上最大与最 小值之差在轴线矢量值的偏差 。 如果这种变化出现 ， 可能导致在不正确的位置计算极值 。 ４ ． ２ ． ２ 　 参考平面与花岗岩基准面的不平行度也会引起测试值的误差 。 ４ ． ２ ． ３ 　 基准环和花岗岩平台之间的外来颗粒 、 沾污会产生误差 。 ４ ． ２ ． ４ 　 测试样片相对于测量探头轴的振动会产生误差 。 ４ ． ２ ． ５ 　 扫描过程中 ， 探头偏离测试样片会给出错误的读数 。 ４ ． ２ ． ６ 　 本测试方法的扫描方式是按规定的路径进行扫描 ， 采样不是整个表面 ， 不同的扫描路径可产生 不同的测试结果 。 ５ 　 仪器设备 ５ ． １ 　 接触式测厚仪 测厚仪由带指示仪表的探头及支持硅片的夹具或平台组成 。 ５ ． 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 。 ５ ． １ ． ２ 　 仪表最小指示量值不大于 １ μ ｍ 。 ５ ． １ ． ３ 　 测量时探头与硅片接触面积不应超过 ２ｍｍ ２ 。 ２ 犌犅 ／ 犜 ６６１８ — ２００９ ５ ． １ ． ４ 　 厚度校正标准样片 ， 厚度值的范围从 ０．１３ｍｍ ～ １．３ｍｍ ， 每两片间的间隔为 ０．１３ｍｍ± ０．０２５ｍｍ 。 ５ ． 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 ： ５ ． ２ ． １ 　 基准环 由一个封闭的基座和 ３ 个半球形支承柱组成 。 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 ０．２５ μ ｍ 之内 。 外径比 被测硅片直径大 ５０ｍｍ ， 见表 １ 。 图 ３ 　 基准环 表 １ 单位为毫米 硅片标称直径 狓 狔 狕 ５０．８ ４４．４５ ６３．８８ １０１．６ ７６．２ ６９．８５ ８９．５４ １２７．０ ８０．０ ７３．６５ ９３．２０ １３０．８ ９０．０ ８３．６５ １０３．２０ １４０．８ １００．０ ９３．６５ １１３．２０ １５０．８ １２５．０ １１８．６５ １３８．２０ １７５．８ １５０．０ １４３．６５ １６３．２０ ２０３．２ ２００．０ １９３．６５ ２１３．２０ ２６０．４ ３ 犌犅 ／ 犜 ６６１８ — ２００９ ５ ． ２ ． １ ． １ 　 ３ 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 ±０．１３ｍｍ 范 围内 。 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 过基准环表面 １．５９±０．１３ｍｍ 。 各支承柱的顶端应抛光 ， 表面的最大粗糙度为 ０．２５ μ ｍ 。 基准环放置 于平板上 ， 每个支承柱顶端和平板表面之间的距离相等 ， 其误差为 １．０ μ ｍ 。 由基准环确定的平面是与 ３ 个支承柱相切的平面 。 ５ ． ２ ． １ ． ２ 　 ３ 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相等 ， 圆周标称直径等于销子 的直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 。 ５ ． ２ ． １ ． ３ 　 探头停放位置 ： 在基准环中硅片标称直径切口部分 ， 为探头停放位置 ， 以便探头装置离开试 样 ， 插入或取出精密平板 。 ５ ． ２ ． ２ 　 带指示器的探头装置 由一对无接触位移传感的探头 ， 探头支撑架和指示单元组成 。 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 ±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 ： ５ ． ２ ． ２ ． １ 　 探头传感面直径应在 １．５７ｍｍ ～ ５．７２ｍｍ 范围 。 ５ ． ２ ． ２ ． ２ 　 探测位置垂直方向的位移分辨率不大于 ０．２５ μ ｍ 。 ５ ． ２ ． ２ ． ３ 　 在标称零位置附近 ， 每个探头的位移范围至少为 ２５ μ ｍ 。 ５ ． ２ ． ２ ． ４ 　 在满刻度读数的 ０．５％ 之内呈线性变化 。 ５ ． 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 。 ５ ． ２ ． ２ ． ６ 　 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 ， 应选用适当的探头与硅片表 面间距 。 规定非接触是为防止探头使试样发生形变 。 指示器单元通常可具有 ：（ １ ） 计算和存储成对位移 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 ） 存储各探头测量值的选择显示开关等 。 显 示可以是数字的或模拟的 （ 刻度盘 ）， 推荐用数字读出 ， 来消除操作者引入的读数误差 。 ５ ． 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 。 图 ４ 　 基准环的定位 ５ ． ２ ． ４ 　 花岗岩平板 ： 工作面至少为 ３０５ｍｍ×３５５ｍｍ 。 ５ ． ２ ． ５ 　 厚度校准样片 ： 变化范围等于