ICS29.045 H83 中华人民共和国国家标准 GB/T30867—2014 碳 碳化硅单晶片厚度和总厚度 变化测试方法 Testmethodformeasuringthicknessandtotalthicknessvariationof monocrystallinesiliconcarbidewafers 2014-07-24发布 2015-02-01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前 言 本标准按照GB/T1.1—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(SAC/TC203)及材料分技术委员会(SAC/TC 203/SC2)共同提出并归口。 本标准起草单位:中国电子科技集团公司第四十六研究所、中国电子技术标准化研究院。 本标准主要起草人:丁丽、周智慧、郝建民、蔺娴、何秀坤、刘筠、冯亚彬、裴会川。 ⅠGB/T30867—2014 碳化硅单晶片厚度和总厚度 变化测试方法 1 范围 本标准规定了碳化硅单晶片厚度及总厚度变化(TTV)的测试方法,包括接触式和非接触式两种 方式。 本标准适用于直径不小于30mm、厚度为0.13mm~1mm的碳化硅单晶片。 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。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T14264 半导体材料术语 GB/T25915.1—2010 洁净室及相关受控环境 第1部分:空气洁净度等级 3 术语和定义 GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。 4 方法提要 4.1 接触式测量 接触式测量采用五点法。在碳化硅单晶片中心点和距碳化硅单晶片边缘D/10的圆周上4个对称 点位置测量碳化硅单晶片厚度,如图1所示。单晶片中心点厚度为标称厚度,5个厚度测量值中的最大 值和最小值的差值为碳化硅单晶片的总厚度变化。 说明:图中D为碳化硅单晶片直径。 图1 接触式测量的测量点位置 1GB/T30867—2014 4.2 非接触式测量 非接触式测量采用光干涉法。用真空吸盘吸持碳化硅单晶片试样的背面,使试样表面尽可能靠近 干涉仪的基准面,来自单色光源的平面波受到试样表面的反射,在空间迭加形成光干涉。由于所处光程 差不同,在屏幕上出现干涉条纹(见图2)。系统以真空吸盘为基准平面,分析得到的干涉条纹,可度量 试样总厚度变化。 图2 掠射入射干涉仪示意图 5 仪器设备 5.1 接触式测厚仪 5.1.1 测厚仪由带指示仪表的探头及支承单晶片的夹具或平台组成。 5.1.2 测厚仪应能使碳化硅单晶片绕平台中心旋转,并使每次测量定位在规定位置的2mm范围内。 5.1.3 仪表最小指示量值不大于1μm。 5.1.4 测量时探头与碳化硅单晶片接触面积不应超过2mm2。 5.2 非接触式测厚仪 5.2.1 掠射入射干涉仪:由单色光源、聚焦透镜、毛玻璃散射盘、准直透镜、棱镜、目镜和观察屏组成。 仪器灵敏度优于0.1μm,并可调节其灵敏度大小。 2GB/T30867—2014 5.2.2 真空泵和真空量规:真空度不低于60kPa。 5.2.3 真空吸盘:其表面总厚度变化应小于0.25μm,吸盘的直径与待测试样的直径相匹配。 5.2.4 校准劈:为总厚度变化已知的光学平晶,用于校准干涉仪的灵敏度。 6 试样制备 6.1 碳化硅单晶片应具有洁净、干燥的表面。 6.2 如果待测碳化硅单晶片不具备参考面,应在碳化硅单晶片背面边缘处做出测量定位标记。 7 测试环境 7.1 温度:18℃~28℃。 7.2 相对湿度应不大于75%。 7.3 洁净室:洁净度应优于GB/T25915.1—2010规定的ISO5级要求。 7.4 具有电磁屏蔽,且不与高频设备共用电源。 7.5 防振工作台。 8 测试程序 8.1 接触式测量 8.1.1 调整测试仪的零点。 8.1.2 将待测碳化硅单晶片正面向上,置于厚度测试仪的平台上。 8.1.3 将厚度测试仪探头置于碳化硅单晶片中心位置(见图1),测量厚度记为t1,翻转单晶片,重复操 作,厚度记为t′1,比较t1与t′1,较小值为该单晶片标称厚度值[单位为微米(μm)]。 8.1.4 移动碳化硅单晶片,使厚度测试仪探头依次位于单晶片上位置2、3、4、5(见图1)(偏差在2mm 之内),测量厚度分别记为t2、t3、t4、t5。 8.1.5 厚度测试仪探头中心距碳化硅单晶片边缘应不小于D/10。 8.1.6 5个厚度测量值中的最大值和最小值的差值为碳化硅单晶片的总厚度变化[单位为微米(μm)]。 8.2 非接触式测量 8.2.1 校准 8.2.1.1 将校准劈的锁钉与真空吸盘底托相接触,并使校准劈表面尽量靠近干涉仪的基准面,之间形成 空气薄层。在入射角θ一定的情况下,两束相干平面波之间的光程差导致屏幕上出现干涉条纹。系统 根据已知的校准劈表面平整情况,调整吸盘底托的倾斜度,使干涉条纹与预设条纹相吻合,此时认为真 空吸盘底托为满足测试需要的平整状态。 8.2.1.2 将真空吸盘与底托相接触,并使吸盘尽量靠近干涉仪的基准面,之间形成空气薄层。在入射角 θ一定的情况下,两束相干平面波之间的光程差导致屏幕上出现干涉条纹。系统根据已知的吸盘表面 平整情况,调整吸盘的倾斜度,使干涉条纹与预设条纹相吻合,此时认为真空吸盘为满足测试需要的平 整状态。 8.2.2 测量 8.2.2.1 将碳化硅单晶片在吸盘上定位。GB/T30867—2014 GB/T30867—2014 8.2.2.2 将碳化硅单晶片吸持在吸盘上。 8.2.2.3 碳化硅单晶片表面尽可能靠近干涉仪基准面。 8.2.2.4 系统以真空吸盘为基准面,计算干涉条纹数量,输出总厚度变化数值。 9 精密度 9.1 接触式测量 在重复性条件下,本方法测量的厚度标准偏差小于2.5μm,总厚度变化标准偏差小于2μm。 9.2 非接触式测量 在重复性条件下,本方法测量的总厚度变化标准偏差小于2μm。 10 报告 报告至少应包括以下内容: a) 送样单位; b) 样品名称、规格、编号; c) 中心点厚度; d) 总厚度变化(或表征值); e) 测量方式; f) 测试仪器; g) 操作者、审核人签字; h) 测量日期; i) 本标准编号。 4102—76803T/BG