GBT 19921-2005.pdf

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1、荡昌 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 GB / T 1 9 9 2 1 -2 0 0 5 硅抛光片表面颗粒测试方法 T e s t me t h o d o f p a r t i c l e s o n s i l i c o n w a f e r s u r f a c e s 2 0 0 5 - 0 9 - 1 9 发布 2 0 0 6 - 0 4 - 0 1 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 GB/ T 1 9 9 2 1 -2 0 0 5 o il舀 本标准是参照 S E MI M2 5

2、-9 5 用于硅片检验系统的相对于乳胶球直径的光点缺陷的校准片规 程) , S E MI M3 5 - 0 2 9 9 使用自动检查系统探测硅片表面特性的发展中的规范指南 , S E MI M5 0 - 1 1 0 1 使用覆盖的 方法确定扫描表面检查系 统捕获率和虚假计数率的测试方法 , A S T M F 1 6 2 0 -9 6 ( 应用单 个分散的聚苯乙烯乳胶球沉积在抛光或外延硅片表面来校准扫描表面检查系统的标准规程) , AS T M F 6 2 1 - - 9 6 ( 对扫描表面检查系统的定位准确性能力测定的标准规程 及 S E MAT E C H技术转移文件 S E M A T

3、E C H 9 9 0 8 3 8 0 0 D - T R 一个改进的高精度扫描校准标准的先进颗粒尺寸测量技术 等标准 编制 。 本标准由中国有色金属工业协会提出。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会归口。 本标准起草单位: 北京有色金属研究总院 本标准主要起草人: 孙燕、 卢立延、 董慧燕、 刘红艳、 翟富义。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。 本 标准为首次发 布 G B / T 1 9 9 2 1 -2 0 0 5 引 言 硅抛光片表面颗粒沾污是影响半导体器件制造的重要因素， 也是一个重要的材料验收参数。但是 到目前为止， 国际上还没有抛光片表面颗粒的测试方法标准， 只有

4、相关的几个专业标准 为满足我国硅材料的生产使用的需求， 同时考虑到与国际相关标准的接轨， 我们在对国际相关标准 充分理解、 吸收的基础上， 综合我国硅材料的生产使用情况及国际上硅材料的生产和微电子产业的发展 和现状编制了本标准。 本标准是一个硅抛光片表面颗粒测试的指导文件。从应用角度提出了对颗粒检测的环境、 设备、 校 准及测量等方面 的要求 。 GB / T 1 9 9 2 1 - 2 0 0 5 硅 抛 光 片表 面颗 粒 测试 方 法 范围 本标准规定了应用扫描表面检查系统( S S I S ) 对硅抛光片表面颗粒进行测试、 计数和报告的程序。 本标准适用于硅抛光片， 也可适用于硅外延片

5、或其他镜面抛光片( 如化合物抛光片) 。 本标准也可适用于观测硅抛光片表面的划痕、 桔皮、 凹坑、 波纹等缺陷， 但这些缺陷的检测、 分类依 赖于设备的功能， 并与检测时的初始设置有关。 注: 本标准涉及的方法通常选用波长( 4 8 8 -6 3 3 ) . -的激光光源， 最常用的是 4 8 8 n .的氛离子激光器; 目前可测量 的最小颗粒直径约为0 . 0 6 da m或更小些。 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

6、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。 A S T M F 1 6 2 0 -9 6 应用单个分散的聚苯乙烯乳胶球沉积在抛光或外延硅片表面来校准扫描表面 检查系统的标准规程( 所有部分) A S T M F 1 6 2 1 -9 6 对扫描表面检查系统的定位准确性能力测定的标准规程( 所有部分) S E MI Ml -0 3 0 2 硅单晶抛光片规范 3术语和定义 下列 术语和定义适用 于本 标准 3 . 1 捕获率 c a p t u r e r a t e 扫描表面检查系统在一确定的设置下运行时， 检查系统探测到的局部光散射体的乳胶球当量信号

7、的概率 。 3 . 2 动态范围 d y n a m i c r a n g e 随着一种测试条件的设定， 扫描表面检查系统可收集信号的覆盖范围。 3 . 3 等效尺寸准确度 e q u i v a l e n t s i z i n g a c c u r a c y 在抛光片上沉积的、 特定标称尺寸的、 单个分散的聚苯乙烯乳胶球的测量尺寸分布的变化系数与由 聚苯乙烯乳胶球状悬浮体供应商所提供的球的标称尺寸分布的变化系数之比。 3 . 4 延伸光散射 体 e x t e n d e d l i g h t s c a t t e re r 一种特征， 比检测设备的空间分辨率大。位于晶片表面或

8、近表面， 因而引起了相对于晶片周围光散 射强度的增强; 有时也称为一种区域缺陷， 记为 X 1 . S . 3 . 5 虚假的计数f a l s e c o u n t 由设备原因引起的， 而不是来 自抛光片表面或近表面的激光散射现象的发生。也称为正向虚假计 t G B/ T 1 9 9 21 -2 0 0 5 数或正向误报计数 3 . 6 雾h a z e 由抛光片表面形貌( 微粗糙度) 及表面或近表面处高密度的不完整性引起的非定向光散射。 3 . 7 分布图 h i s t o g r a m 一种分立的数据组的矩形图示， 矩形的宽度正比于数据组的尺寸， 每个矩形的高度比例于相应尺寸 发生

9、的频度( 即数量) 。 3 . 8 激光光散射现象 l a s e r l i g h t - s c a t t e r i n g e v e n t 由检查系统的探测器检测到的、 超出预置阑值的信号脉冲， 是由于激光束与抛光片表面的局部光散 射体相互作用产生的。也可见“ 雾” 3 . 9 乳胶球当 f l a t e x s p h e re e q u i v a l e n t 在相同的测试条件下， 局部光散射体与单个分散的聚苯乙烯乳胶球产生的散射强度相同时， 该乳胶 球的直径等效局部光散射体的直径。 也称为乳胶球当量( P S L 当量) ， 常记为L S E . 3 . 1 0

10、局部光散射体 l o c a l i z e d l i g h t s c a t t e r e r 一个孤立的特征。在抛光片表面上任何一个颗粒或一个坑相对于周围的抛光片表面造成光散射强 度的增加有时也称为亮点缺陷。常记为 L L S , 3 . 1 1 亮点缺陷l ig h t p o i n t d e f e c t 见局部 光散射常记为L P D 3 . 1 2 漏报的 计数 m i s s i n g c o u n t 一个局部光散射体不能产生激光散射现象的情况。也称为负向漏报计数。 3 . 1 3 微粗糙度 m i c r o ro u g h n e s s 表面结构的更狭

11、窄的间隔分量。 3 . 1 4 标称球的尺寸分布 n o m i n a l s p h e r e s i z e d i s t r i b u t i o n 用于校准扫描表面检查系统的一种特定的， 标准尺寸的聚苯乙烯乳胶球在悬浮液中的直径分布 状况。 3 . 1 5 聚苯乙烯乳胶球 p o l y s t y re n e l a t e x s p h e r e 校准扫描表面检查系统所用的参考样片上沉积的单个分散的聚苯乙烯材料的乳胶球。常记 为 P S L 3 . 1 6 定位准确度 p o s i t i o n a l a c c u r a c y 由扫描表面检查系统报告的，

12、 来 自于抛光片上的局部光散射体与其在抛光片表面的真实位置的 偏差 z GB / T 1 9 9 21 -2 0 0 5 3 . 1 7 重复性rep e a t a b i l i t y 由一个评价方， 采用一种测量仪器， 多次测量同一样品的同一特性时， 获得的测量值的变差。 3 . 1 8 再现性rep r o d u c i b i l i t y 由不同的评价方， 采用相同的测量仪器， 测量同一样品的同一特性时， 获得的测量平均值的变差。 3 . 1 9 扫描表面检查系统 s c a n n in g s u r f a c e i n s p e c t i o n s y s t

13、 e m 用于抛光片表面全部质量区域的快速检查设备。它可以分别或同时检测局部光散射体( L L S ) 及雾 ( H a z e ) 。常记为S S I S 。 也称为 激光表面扫描仪( L a s e r s u r f a c e s c a n n e r ) 和微粒计数器( P a r t i c l e c o u n t - e r ) 3 . 2 0 划痕s c r a t c h 在切割、 研磨抛光过程中硅片表面被划伤留下的痕迹， 其长宽比大于 5; 1 , 3 . 2 1 闭值t h r e s h o l d 为了辨别不同大小的信号， 扫描表面检查系统中设置的最小检测信号的

14、起始水平。 4测试 方法概述 本方法利用扫描表面检查系统产生的激光束在待测硅抛光片表面进行扫描， 并收集和确定来自抛 光片表面的散射光的强度和位置， 与事先设置的一组已知尺寸的聚苯乙烯乳胶球等效的散射光的强度 相比较， 得到抛光片表面的一系列不同直径尺寸的颗粒总数和分布。本方法应根据扫描表面检查系统 ( S S I S ) 的要求及被测颗粒的尺寸， 在一定级别的洁净环境中进行。推荐使用 1 0级或更高级别的洁 净 间。 干扰 因素 5 . 1 采用与沉积在抛光片上乳胶球的散射强度等效的方法来描述、 判别抛光片表面的颗粒， 是建立在 假设颗粒是球形对称、 均匀一致， 各向同性的基础上的。实际上由

15、于颗粒的性质不同、 形状各异， 也并非 球形， 所以用一系列直径尺寸参数来描述、 划分颗粒大小的方法， 本身就有一定的局限性。得到的颗粒 尺寸也仅是相对的尺寸， 而不是真正的物理尺寸。但这一方法的使用将使同一抛光片在不同厂家、 不同 设备上的颗粒测试结果尽可能达到一致， 并具有可比性。 5 . 2 沉积有一定标称直径尺寸乳胶球的参考样片， 被用于扫描表面检查系统颗粒尺寸的校准， 参考 样片上沉积的乳胶球直径尺寸的绝对误差过大， 或同一尺寸乳胶球的标称尺寸分布曲线过于分散， 或呈不对称状等都将造成颗粒尺寸及定位的误差。同时， 参考样片在使用时不可避免带来沾污、 损 伤也会影响颗粒尺寸的定位。因

16、此， 要求参考样片持有有效证书， 保证其等效尺寸准确度， 并保持清 晰的分布曲线 。 53 使用参考样片进行校准时， 如果校准点处于接近发生共振的地方， 将造成颗粒尺寸的校准误差。 为避免这一误差， 应保证每一标称尺寸校准曲线的单值性。 5 . 4 在整个可测量范围， 由于颗粒的等效尺寸与散射强度间并非完全线性关系， 若选择校准用参考样 片上乳胶球的直径尺寸规格较少或不合适， 将影响颗粒测试数据的准确性， 尤其影响设备间的比对。 5 . 5扫描表面检杳 系统 对散射光的收集单 元在设 计 卜的差 异， 也将 带来颗粒测 试数据 的不一 致 ， 特 别 GB/ T 1 9 9 21 -2 0 0

17、 5 是给不同设备的比对带来较大的影响。因此， 不能期待各种不同设计、 不同型号的不同设备在全部测量 范围内相互比对的相关性达到要求， 而只能通过各方有条件的、 经常化的比对， 尽可能的减少差异。 5 . 6 由于不同的扫描表面检查系统对颗粒的计数可能采用不同的处理方法， 将导致不同设计的扫描表 面检查系统测量同一抛光片时得到不同的结果， 如颗粒尺寸分类和颗粒总数的差异。 5 . 7 扫描表面检查系统对抛光片表面局部光散射体位置准确确定的能力将可能导致实际颗粒分布与 测量结果间的差异。 5 . 8 检测系统的灵敏度与其对本底噪声和识别最小颗粒直径的能力有关。抛光片表面的微粗糙度过 大会给扫描表

18、面检查系统对最小颗粒尺寸的测量带来影响， 或因测量时的信噪比不能满足设备的要求， 造成颗粒测量结果的错误显示。通常， 信噪比S / N -3时可不考虑本底散射带来的误差。 5 . 9 抛光片表面存在诸如凹坑、 小划痕等能够引起局部光散射的缺陷， 会给颗粒的计数带来误差。非 散射或不充分散射的表面缺陷及延伸光散射体也会影响颗粒的计数。 5 . 1 0 扫描表面检查系统对划痕的判定是通过软件对一串相连的 L L S信号的辨别实现的， 而通常这种 面积缺陷的定义为其长度必须至少为宽度的 5 倍。供需双方也许不同意这一定义。另外， 划痕的方向 也可能影响扫描仪的响应。因此最小的可探测的划痕截面积可能因

19、方向而不同。 5 . 1 1 由于抛光片在测量过程中暴露于空间， 环境中的尘埃粒子或由于静电作用吸附于抛光片表面的 颗粒都将随机地引人外来颗粒沽污， 影响抛光片表面颗粒计数 5 . 1 2 由于各种原因可引起漏报和误报计数。 6设备 6 . 1 表面扫描检查系统应具备: 6 . 1 . 1 对抛光片表面要求的全部质量区域进行激光光束扫描。 6 . 1 . 2 能够探测到抛光片表面的局部光散射体， 并可对其散射光进行收集、 计数。 6 . 1 . 3 具有一个可调节的闹值。 6 . 1 . 4 产生一个局部光散射体相对乳胶球等效尺寸的数据组文件。 6 . 1 . 5 由上述数据文件产生一个分布图

20、 6 . 1 . 6 给出每个探测到的(1 0 0 Ji m以下的局部光散射体的位置坐标。 6 . 1 . 7 对参考样片上所有腐蚀特征的等效乳胶球直径和位置坐标产生一个数据组文件。 6 . 1 . 8 在规定的设置条件下， 测量应有足够的重复性。 6 . 1 . 9 根据 A S T M F 1 6 2 1 对扫描表面检查系统的定位准确性能力测定的标准规程的规定对抛光片表 面局部光散射体定位准确性的能力进行测定， 并给出扫描表面检查系统定位准确度的能力指标。 6 . 2 表面扫描检查系统应置于符合要求的洁净环境中。 7参考样片 7 . 1 选择一组沉积在参考样片上的聚苯乙烯乳胶球的直径聚苯乙

21、烯乳胶球的直径不超过欲校准的 扫描表面检查系统动态范围， 且不在扫描表面检查系统中引起散射共振点。 7 . 1 . 1 选择单个点的校准时， 聚苯乙烯乳胶球的直径应尽可能接近抛光片表面可能遇到的单个光散射 体的最小尺寸。 7 . 1 . 2 选择多点校准时， 聚苯乙烯乳胶球的直径的范围应覆盖设备的全部测试区间。 7 . 2 沉积在参考样片表面的聚苯乙烯乳胶球的密度范围应在( 5 - v 4 0 ) 个/ c m 2 。注意并记录沉积的乳 胶球分布的标准偏差或百分标准偏差。 7 . 3 在每个参考样片上仅沉积一种或几种标称直径的聚苯乙烯乳胶球。每种被沉积的乳胶球的直径 a GB / T 1 9

22、9 2 1 -2 0 0 5 分布应是接近高斯分布的单一峰。 7 . 4 参考样片仅仅使用抛光片或外延片。不包括带有涂层或薄膜( 自然氧化膜除外) 的测量片。 7 . 5 参考样片的直径应符合 S E MI N1 - 0 3 0 2 关于对硅片标称直径的选择要求。 7 . 6 参考样片的表面微粗糙度应不超过 1 n m， 空间波长簇1 0 p m. 7 . 7 参考样片的表面形貌在空间波长范围内应是各向同性的。 7 . 8 参考样片上的颗粒沾污水平应低到足以避免给测量带来不确定性 7 . 9 除上述沉积聚苯乙烯乳胶球的参考样片外， 有条样的用户可选择用于对扫描表面检查系统的定位 准确性能力进行

23、测定的参考样片。详见 AS TM F 1 6 2 1 -9 6中第 8 章参考样片。 8校 准 8 . 1 检查设备的激光光源、 光路、 抛光片传输系统及设备的定位系统等等。确定设备处于正常工作 状 态。 8 . 2 使用符合 AS T M F 1 6 2 0 -9 6中第 8章参考样片的要求或设备厂家提供的参考样片。 8 . 3 参照A S T M F 1 6 2 0 -9 6 应用单个分散的聚苯乙烯乳胶球沉积在抛光或外延硅片 表面 来校准扫描 表面检查系统的标准规程， 对设备按规定进行校准。包括单点、 多点校准。本指南推荐使用多点校准。 8 . 4 每种聚苯乙烯乳胶球的直径分布的应符合高斯

24、分布。与已知参考样片的数据进行比较， 确定各个 直径分布的峰值及标准偏差。 8 . 5 确认每种标称直径的聚苯乙烯乳胶球的峰值及标准偏差都是可接受的。 8 . 6 确信使用的聚苯乙烯乳胶球的直径的范围已覆盖设备的全部测试区间。 8 . 7 建立扫描表面检查系统全部测试区间的局部光散射体相对等效乳胶球直径分布的数据组文件。 8 . 8 确定扫描表面检查系统的颗粒测量重复性符合要求 8 . 9 进行设备校准前后测量结果的比对， 评价校准结果， 并进一步调整系统的工作状态。有条件的可 进行多台扫描表面检查系统的比对。 8 . 1 0 对扫描表面检查系统的定位准确性能力进行测定。 8 . 1 1 保留

25、所有校准数据及文件。 9测试 步骤 9 . 1 确认扫描表面检查系统处于正常工作。 9 . 2 根据测试要求设定相应的测试程序， 包括颗粒的测试范围及分类、 阑值、 边缘去除量的设置等等 9 . 3 将待测抛光片放置在指定位置， 由机械手将片移到激光扫描区域。 9 . 4 激光束对抛光片进行扫描。 9 . 5 设备自动产生一个局部光散射体分布， 并与等效的乳胶球尺寸分布函数进行比较， 得到抛光片上 一系列颗粒尺寸及位置的分布数据。 1 0报告 1 0 . 1 使用的设备名称、 型号、 厂家。 1 0 . 2 测试的日 期、 环境级别、 环境温度、 湿度 1 0 . 3 测试的设置条件。包括颗粒

26、尺寸的分档设置、 阑值的设置、 边缘去除的设置、 划痕的设置、 区域缺 陷的设置及合格判定的设置。 1 0 . 4 校准使用聚苯乙烯乳胶球的直径 1 0 . 5测试人 GB / T 1 9 9 2 1 -2 0 0 5 1 0 . 6测试数 据及测试报告 。 1 1 精 密度 1 1 . 1选 择 两片 符 合入 S T M F 1 6 2 0 中 第8 章 参 考 样片 的 要 求、 沉 积了 聚 苯乙 烯 乳 胶 球的 参 考 样片， 使 用扫描表面检查系统对参考样片进行颗粒测量， 得到聚苯乙烯乳胶球直径的实际测试结果与标称直径 的偏倚值为小于。 . 6 n m. 1 1 . 2 两个实验

27、室分别对三台不同型号的扫描表面检查系统， 选择了 1 0 0 mm和 1 2 5 mm的 6片和 1 5 0 m m和 2 0 0 mm的 1 3片抛光片， 对每片)0 . 2 u m和)0 . 3 t4 m的表面颗粒进行连续 9次以上的测 量。得到连续测定的精密度( 样品标准偏差) 0 -1 . 1 2 ; 再对每片O . 2 C m或)0 . 3 la m的表面颗粒进行 3回3 次以上的重复测量， 计算重复性精密度( 标准偏差) 为。 -1 ; O . 2 k m的颗粒平均值/ 每片为 0 -1 5 和2 9 0 - - 2 8 0 0时， 对应 9 5 %置信度的不确定度为。 一。 .

28、8 6和1 . 6 9 -5 . 7 0 ; 对应 9 9 %置信度的不 确定度为 0 .1 . 2 5和2 . 2 3 - - 6 . 6 7 0 GB / T 1 9 9 2 1 -2 0 0 5 参考文献 1 . L i e D o n a n d Ma r y p a t B r o d e r i c k , A N e w T e c h n i q u e F o r Au t o ma t e d Wa f e r in s p e c t io n a n d c l a s s if i c a t io n o f P a r t i c l e s a n d C r

29、y s t a l l i n e D e f e c t s . I E E E / S E MI A d v a n c e d S e mic o n d u c t o r Ma n u f a c t u r i n g c o n f e r e n c e , 1 9 9 7 . 2 . L i e D o w L . P e t e r s o n , E . B a t e s , M. P . B r o d e r i c k , M. D a v i d a n d V. My e r s . Au t o ma t e d i n - s p e c t i o n

30、a n d c l a s s i f i c a t i o n o f ma t e r i a l d e f e c t s o n s i l i c o n w a f e r s . S E MI A d v a n c e d S e mi c o n d u c - t o r T e c h n o l o g y C o n f e r e n c e . 1 9 9 6 3 . Wa y n e C h e n , R a j P e r s a u d a n d G e o r g e K r e n . D e t e c t i o n a n d r e a

31、l - t ime c l a s s i f i c a t io n o f d e f e c t s o n wa f e r s u r f a c e s u s i n g t h e s u r f s c a n S P 1 . S E MI C O N C h i n a 1 9 9 9 T e c h n i c a l S y mp o s i u m 4 . Mo t o s u k e Mi y o s h i . Me a s u r e me n t o f p a r t i c l e s o n w a f e r s u r f a c e s . 5

32、. L i u We i , S u n Y a n a n d L u L i y a n . Me a s u r e m e n t o f P a r t ic l e s o n Wa f e r S u r f a c e s . T h e 8 t h I n - t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n E l e c t r o n i c Ma t e r i a l s P o s t r e p o r t . 6 . 卢立延孙燕. 应用表面扫描仪研究硅抛光片表面质量, 9 8 全国半导体硅材料学术会议论 文集. *草庐

33、一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/