书 书 书犐犆犛 ２９ ． ０４５ 犎 ８２ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 １４１４０ — ２００９ 代替 ＧＢ ／ Ｔ１４１４０．１ — １９９３ ， ＧＢ ／ Ｔ１４１４０．２ — １９９３ 硅片直径测量方法 犜犲狊狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉犿犲犪狊狌狉犻狀犵犱犻犪犿犲狋犲狉狅犳狊犲犿犻犮狅狀犱狌犮狋狅狉狑犪犳犲狉 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 ／ Ｔ１４１４０．１ 《 硅片直径测量法 　 光学投影法 》 和 ＧＢ ／ Ｔ１４１４０．２ 《 硅片直径测量法 　 千分尺法 》。 本标准与 ＧＢ ／ Ｔ１４１４０．１ 和 ＧＢ ／ Ｔ１４１４０．２ 相比 ， 主要有如下变化 ： ——— 可测量最大直径的范围增加到 ３００ｍｍ ； ——— 删除了引用标准 ＧＢ１２９６２ 《 硅单晶 》； ——— 增加了引用标准 ＧＢ ／ Ｔ１２９６４ 《 硅单晶抛光片 》； ——— 增加了引用标准 ＧＢ ／ Ｔ６０９３ 《 几何量技术规范 （ ＧＰＳ ） 长度标准 　 量块 》； ——— 增加了术语 、 意义用途 、 干扰因素 ； ——— 修改了直径模型的部分内容 ； ——— 光学投影法参照 ＡＳＴＭＦ６１３９３ 《 半导体晶片直径的标准测试方法 》 进行了修订 。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ２０３ ） 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 ： 洛阳单晶硅有限责任公司 。 本标准主要起草人 ： 刘玉芹 、 蒋建国 、 张静雯 、 冯校亮 。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 ： ——— ＧＢ ／ Ｔ１４１４０．１ — １９９３ 、 ＧＢ ／ Ｔ１４１４０．２ — １９９３ 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 １４１４０ — ２００９ 硅片直径测量方法 方法 １ 　 光学投影法 １ 　 范围 本标准规定了用光学投影仪测量硅片直径的方法 。 本标准适用于测量圆形硅片的直径 ， 可测最大直径为  ３００ｍｍ 。 本标准不适用于测量硅片的不 圆度 。 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 ／ Ｔ６０９３ 　 几何量技术规范 （ ＧＰＳ ） 　 长度标准量块 ＧＢ ／ Ｔ１２９６４ 　 硅单晶抛光片 ３ 　 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准 。 直径 　 犱犻犪犿犲狋犲狉 横穿圆片表面 ， 通过晶片中心点且不与参考面或圆周上其他基准区相交的直线长度 。 ４ 　 方法提要 利用光学投影仪 ， 将硅片投影到显示屏上 ， 使用螺旋测微计和标准长度块进行测量 。 以硅片投影的 两端边缘分别与显示屏上的垂直坐标轴左右两边相切 ， 由其位置差求出硅片直径 。 按硅片参考面不同 测量硅片的三条直径 （ 如图 １ ）。 计算出平均直径和直径偏差 。 ５ 　 意义和用途 ５ ． １ 　 在微电子制造过程中 ， 特别是对于需要固定硅片的工序 ， 半导体硅片直径是一个重要的参数 。 ５ ． ２ 　 硅片晶向偏离会使硅片呈椭圆形 。 本测试方法报告要求测试硅片的直径偏差 。 ６ 　 干扰因素 ６ ． １ 　 硅片边缘沾污 、 波纹或参差不齐等会造成直径测量误差 。 ６ ． ２ 　 载物台与螺旋测微计主轴的接触表面和螺旋测微计主轴端部的沾污或损坏会造成测量误差 。 ６ ． ３ 　 显示屏不能清晰地显示会影响测量的准确度 。 ６ ． ４ 　 标准长度量块的测量表面沾污或损坏会造成测量误差 。 ６ ． ５ 　 如果用多个标准长度量块研合形成一个参考长度 ， 量块研合方法和程度不正确会造成测量误差 。 １ 犌犅 ／ 犜 １４１４０ — ２００９ ７ 　 仪器设备与环境 ７ ． １ 　 光学投影仪 图像放大倍数为 ２０ 倍 ～ ４０ 倍 。 ７ ． １ ． １ 　 载物台 可自由平移 ， 移动范围为 ： 水平方向 ≥ ３００ｍｍ ， 垂直方向 ≥ １００ｍｍ 。 ７ ． １ ． ２ 　 螺旋测微计 分度值优于 ５ μ ｍ ， 螺旋测微计主轴的移动推动载物台的移动 ， 主轴伸长度越大读数越精确 。 螺旋 测微计有容纳标准长度量块的轨道 ， 以增大测量范围 。 ７ ． ２ 　 样品夹 用于支撑投影仪载物台上的样片 ， 能够在载物台上滑动 。 样品夹配置有旋转和固定的工具 ， 使样片 能旋转 ３６０° （ 精确到 ±５° ）， 能将样品夹固定到载物台上 。 ７ ． ３ 　 标准长度量块 标准长度量块应符合 ＧＢ ／ Ｔ６０９３ 规格 。 ７ ． ４ 　 刻度板 用玻璃或透明材料制成 ， 覆盖到投影仪屏幕上 ， 两条相互垂直的刻线提供水平和垂直参考 。 ７ ． ５ 　 测试环境 测量在 ２３℃±５℃ 下进行 。 测试样本 、 标准长度量块应在测量室温下放置 １５ｍｉｎ 以上方可进行测量 。 ８ 　 取样原则与试样制备 ８ ． １ 　 从一批硅片中按 ＧＢ ／ Ｔ２８２８．１ 计数抽样方案或商定的方案抽取试样 。 ８ ． ２ 　 按图 １ 确定要测量的三条直径的位置 ， 硅片参考面位置应符合 ＧＢ ／ Ｔ１２９６４ 的规定 。 ８ ． ２ ． １ 　 对于 Ｐ 〈 １１１ 〉 和主 、 副参考面成 １８０° 角的 Ｎ 〈 １００ 〉 硅片 ， 要测量的三条直径是平行于主参考面的 直径和与该直径成 ４５° 角的另两条直径 。 见图 １ａ ）、 图 １ｂ ）。 ８ ． ２ ． ２ 　 对于 Ｐ 〈 １００ 〉 硅片 ， 第一条直径位于主 、 副参考面的中间 ， 第二条直径垂直于第一条直径 ， 第三条 直径与第二条直径逆时针成 ３０° 角 。 见图 １ｃ ）。 ８ ． ２ ． ３ 　 对于 Ｎ 〈 １１１ 〉 硅片 ， 第一条直径平行于主参考面 ， 第二条直径与第一条直径顺时针成 ３０° 角 ， 第三 条直径与第二条直径也顺时针成 ３０° 角 。 见图 １ｄ ）。 ８ ． ２ ． ４ 　 对于主 、 副参考面成 １３５° 角的 Ｎ 〈 １００ 〉 硅片 ， 第一条直径平行于主参考面 ， 第二条直径与第一条 直径逆时针成 ３０° 角 ， 第三条直径与第二条直径也逆时针成 ３０° 角 。 见图 １ｅ ）。 ８ ． ２ ． ５ 　 无参考面的硅片需在硅片背面圆周上作一参考标记代替主参考面进行定位 ， 切口硅片以切口位 置代替主参考面进行定位 ， 要测量的三条直径是平行于标记或切口的直径和与该直径成 ４５° 角的另两 条直径 。 见图 １ｆ ）。 Ｐ 〈 １１１ 〉 ａ ） Ｎ 〈 １００ 〉 ｂ ） 图 １ 　 各类试样直径的测量位置 ２ 犌犅 ／ 犜 １４１４０ — ２００９ Ｐ 〈 １００ 〉 ｃ ） Ｎ 〈 １１１ 〉 ｄ ） Ｎ 〈 １００ 〉 直径 １５０ｍｍ ｅ ） 切口或标记硅片 ｆ ） 图 １ （ 续 ） ９ 　 测量步骤 ９ ． １ 　 清洁样品夹 、 螺旋测微计主轴端部和载物台的接触表面 。 ９ ． ２ 　 调节投影仪放大器 ， 使得放大倍数处于 ２０ 倍 ～ ４０ 倍范围内 ， 把刻度板镶嵌到屏幕上 ， 把样品夹固 定在载物台上 。 ９ ． ３ 　 按 ８．２ 确定要测量的三条直径的位置 。 ９ ． ４ 　 把待测硅片固定到样品夹上 ， 使被测直径处于测量位置 。 调节投影仪的焦点 ， 使硅片边缘轮廓清 晰地显示在显示屏上 。 ９ ． ５ 　 调节载物台的垂直位置 ， 以便硅片被测直径的试样图像与显示屏上水平坐标轴一致 。 样片显示在 屏幕的右边 （ 如图 ２ ）。 ９ ． ６ 　 调节螺旋测微计 ， 以便主轴在标准量程中心 ±３０％ 移动 。 ９ ． ７ 　 松开并移动样品夹 ， 使硅片边缘的投影靠近刻度板垂直轴线 。 ９ ． ８ 　 重新紧固样品夹 ， 旋转测微计主轴进行微小平移调节 ， 以便硅片边缘投影刚好和垂直轴线相切 （ 如 图 ２ ）。 注意主轴旋转方向 ， 作最后调节 。 记下此时螺旋测微计读数 犉 （ 精确到 ５ μ ｍ 以上 ）。 ９ ． ９ 　 选择和硅片直径尺寸相当的标准长度量块 ， 记录基准长度 犔 ， 单位为毫米 。 清洁量块 ， 如果多个长 度量块形成一个参考长度 ， 按照量块使用要求把它们研合在一起 。 ３ 犌犅 ／ 犜 １４１４０ — ２００９ 图 ２ 　 试样边缘与垂直轴左边相切位置 ９ ． １０ 　 小心移动载物台 ， 远离螺旋测微计主轴 ， 把标准长度量块放在测微计轨道上 ， 移动载物台 ， 轻轻靠 向标准长度量块 。 ９ ． １１ 　 旋转测微计主轴 ， 使得第一次测量的对边投影刚好与垂直轴线相切 （ 如图 ３ ）。 最终调节时测微 计主轴旋转方向与 ９．８ 一致 ， 以消除主轴向后靠的影响 。 记录第二个测微计读数 犛 ， 精确到 ５ μ ｍ 以上 。 图 ３ 　 试样边缘与垂直轴右边相切位置 ９ ． １２ 　 旋