ICS77.040 CCS H 21 中华人民共和国国家标准 GB/T32280—2022 代替GB/T32280—2015 硅片翘曲度和弯曲度的测试 自动非接触扫描法 Test method for warp and bow of silicon wafers- Automated non-contact scanning method 2022-10-01实施 2022-03-09发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T32280-—2022 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件代替GB/T32280—2015《硅片翘曲度测试自动非接触扫描法》，与GB/T32280—2015相 比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： a）更改了范围（见第1章，2015年版的第1章）； b) c） 增加了术语“参考片”（见3.2）； d) 增加了2mm×2mm的探头传感器尺寸（见7.3）； e) 删除了校准用参考片（见2015年版的8.2） 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）与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（SAC/TC203/SC2）共同提出并归口 本文件起草单位：有研半导体硅材料股份公司、山东有研半导体材料有限公司、合肥中南光电有限 公司、浙江金瑞科技股份有限公司、洛阳鸿泰半导体有限公司、浙江海纳半导体有限公司、上海合晶硅 材料股份有限公司、开化县检验检测研究院、天津中环领先材料技术有限公司、义乌力迈新材料有限公 司、有色金属技术经济研究院有限责任公司。 本文件主要起草人：孙燕、蔡丽艳、贺东江、李素青、王可胜、徐新华、张海英、王振国、潘金平、曹雁、 楼春兰、张雪、皮坤林。 本文件于2015年首次发布，本次为第一次修订。 SAG 1 GB/T32280—2022 硅片翘曲度和弯曲度的测试 自动非接触扫描法 1范围 本文件描述了利用两个探头在硅片表面自动非接触扫描测试硅片的翘曲度和弯曲度的方法。 本文件适用于直径不小于50mm，厚度不小于100um的洁净、干燥的硅片，包括切割、研磨、腐蚀、 抛光、外延、刻蚀或其他表面状态的硅片，也可用于砷化傢、碳化硅、蓝宝石等其他半导体晶片翘曲度和 弯曲度的测试。 5ZAC 2规范性引用文件 2 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB/T6619 硅片弯曲度测试方法 GB/T6620 硅片翘曲度非接触式测试方法 GB/T14264半导体材料术语 GB/T16596 确定晶片坐标系规范 3术语和定义 GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 典型片 representative wafer 利用翻转的方法进行重力校正的与被测晶片具有相同的标称直径、标称厚度、基准结构和结晶取向 的代表性晶片。 3.2 参考片referencewafer 用以确定是否符合测试设备操作说明中重复性要求的标有翘曲度和弯曲度参数值的晶片。 注：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 3.3 翘曲度warp 在质量合格区内，一个自由无夹持的晶片中位面相对参照平面的最大和最小距离之差。 3.4 弯曲度bow 自由无夹持晶片中位面的中心点与中位面基准面间的偏离， 注：中位面基准面是由指定的小于晶片标称直径的直径圆周上的三个等距离点决定的平面。 1 GB/T32280—2022 4方法原理 将被测晶片放置在平坦、洁净的吸盘或晶片边缘夹持装置上，沿规定的图形在两个相对的探头之间 运动，两个探头同时对晶片的上下表面进行扫描，获得一组晶片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坐标相同的距离数值；成对的位移数值用于构造一个中位面， 而在中位面上的重力效应的校正是通过从一个典型片测量值或理论值减去一个重力校正值得到的，也 可以通过翻转晶片重复扫描进行校正。从合适的中位面构造一个最小二乘法基准面，计算每对测量点 上的基准面偏离。翘曲度即为最大的正数和最小的负数间的代数差，弯曲度即为中心位置的中位面与 注：晶片的翘曲可能是由于晶片的上下表面不相同的应力造成的，所以不可能通过测量其中一个面确定翘曲度 中位面包含了向上、向下或两者都有的曲度，在某些情况下，中位面是平的，因此，翘曲度为零或正数值，弯曲 度则是一个带正号或负号的数值。 5试验条件 除另有规定外，应在下列环境中进行测试： 温度：23℃±5℃； a) b) 湿度：不大于65%； c） 根据要求选择，宜使用不低于GB/T25915.1中6级洁净间； (P 防止震动及电磁十扰。 6干扰因素 晶片相对于探头测试轴的振动也会引入误差。为了使上述误差降低到最小，测试系统提供了特征分析 及校正程序。设备内部的监控系统也可以用来校正重复和非重复的系统机械误差，如未能提供这样的 校正可能会导致误差。 6.2测试系统晶片夹持装置的差异可能引入测试差异。本测试方法允许使用不同的晶片夹持装置，相 同的晶片在不同的晶片夹持装置中会得到不同的几何形状结果。 6.3数据点的数量及其间距不同可能影响测试结果。 6.4本方法不受晶片厚度及表面加工状态的影响。因设备具有一定的厚度测试（结合翘曲度和弯曲 度）范围，无需调整即可满足要求。如果校准或被测晶片厚度超出测试范围，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， 6.5使用重力补偿时，被测晶片与用于重力补偿的晶片在直径、厚度、表面状态、晶向等各种方面的差 别都可能引起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见附录A。如果 被测晶片的晶向与用于重力补偿晶片的晶向不同，重力补偿引人的测量值与实际值偏差可达15%。 6.6重力可以改变晶片形状，本文件包含了儿种消除重力影响的方法，包括典型片翻转的方法。实行 响。建议按照设备商推荐的要求进行 6.8选择基准面不同，得到的翘曲度和弯曲度的值可能不同。按GB/T6620和GB/T6619使用背表 2 GB/T32280—2022 差异。本方法使用中位面做基准面时，消除了这一影响，使用最小二乘法平面拟合基准面降低了三点平 面计算参考点位置时选择不同点带来的差异。使用特殊的校准或补偿技术，可最大限度地减少重力造 成的晶片畸变的影响。 7仪器设备 7.1晶片夹持装置，采用吸盘或晶片边缘夹持装置，该装置的类型和尺寸可由测试双方协商确定。 7.2多轴传输系统，提供晶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。 7.3探头部件，带有一对非接触位移传感探头、探头支持装置和指示单元，如图1所示，且应满足下列 要求： 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α和b： b) 将探头分别安装在晶片两面，并使两探头相对； c) 两探头同轴，且其共同轴为测试轴； 校准和测试时探头距离D应保持不变； 位移分辨率应不大于100nm； e) f) 典型的探头传感器尺寸为4mm×4mm或2mm×2mm，也可由测试双方确定； g) 数据指示分辨率应不大于100nm。 7.4采用典型片翻转或晶片翻转的重力补偿方法，测试应在同一位置进行，因此测试系统应在每个方 向提供精确的定位 7.5控制系统，包括数据处理器及合适的软件。测试系统应具有程序输人及选择清单的功能，可以按 照操作者设定的条件自动进行测试、数据处理，并根据操作者的设置数值对晶片分类。必要的计算应在 设备系统内部自动完成，并可直接显示测试结果 7.6晶片传输系统，包括晶片的自动装载和分类功能。 探头入 t/2 /2 探B 测呈轴 标引序号说明： 探头A与最近的晶片表面（晶片上表面）的距离： 探头B与最近的晶片表面（晶片下表面）的距离： D 探头A和探头B间的距离； 晶片厚度； Zm 测量点上乙轴的中位面距离。 图1探头部件示意图 3 GB/T32280—2022 8试验步骤 8.1 参数设置 8.1.1 根据需要选择测试晶片的参数，例如：直径、晶片厚度、数据显示和输出方式等 8.1.2选择下列重力校正方法中的一种： a) 翻转典型片的方法； b) 翻转晶片的方法； c) 理论模型的方法。 8.1.3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： a）最小二乘法拟合的基准面（bf)； b) 背表面3点拟合的基准面（3p）。 8.1.4通过规定边缘去除（EE)尺寸选择合格质量区（FQA）。 8.2校准 8.2.1用翘曲度不大于20um且弯曲度不大于10μm的参考片确定由测试设备测得的翘曲度与参考 片翘曲度间的一致程度，二者之间的偏差△warp的可接受水平由供需双方协商确定。△war按公式（1） 计算： warp =warPreference—warpsumple ....(1) 式中： △warp 测试晶片翘曲度与参考片翘曲度之间的偏差，单位为微米（m）； Warpreference 参考片的翘曲度，单位为微米（μm）； Warpsample 测试晶片的翘曲度，单位为微米（um）。 注：如果测试设备也用来测试其他参数，如除翘曲度外还测试平整度和厚度变化，参考片的翘曲度值可以被列入由 GB/T29507指定的参考片的系列数据中。 8.2.2执行一个校准设备的测量因子和其他常数的程序设置。