国家标准 GB/T34177一2017 光刻用石英玻璃晶圆 Quarzglasswaferforlithography 2017-09-07发布 2018-08-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/34177一2017 光刻用石英玻璃晶圆范围本标准规定了光刻用石英玻璃晶圆(以下简称石英玻璃晶圆)的术语和定义、分类、要求、试验方法、检验规则及标志、包装,运输和贮存本标准适用于半导体集成电路,光通讯、微机电系统(MEMS),光电器件和发光二极管(LED)等光刻工艺中用做衬底的石英玻璃晶圆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/T3284一2015石英玻璃化学成分分析方法透明石英玻璃气泡、气线试验方达 GB/T5949 GB/T32189氮化嫁单晶衬底表面粗糙度的原子力显微镜检验法 JC/T185光学石英玻璃 JC/T655石英玻璃制品内应力检验方法 JC/T2205石英玻璃术语术语和定义 JC/T2205界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 总厚度变化totalthicknessvariation;TIy 石英玻璃品圆厚度的最大值和最小值间的差 3.2 平整度latnes 石英玻璃晶圆一个表面为理想平面时,例如,石英玻璃晶圆一个表面由真空吸盘吸附在一个理想、平坦的吸盘上,其另一表面相对于规定的基准面的偏差,以测量范围内总的示值读数(TIR)表示 3.3 弯曲度bow 自由无夹持的石英玻璃晶圆中位而的中心点与中位面基准平面间的偏离注:中位面基准平面是由指定的圆周上的三个等距离点决定的平面,该圆周的直径小于石英玻璃晶圆标称直径 3.4 翘曲度warp 自由无夹持的石英玻璃晶圆中位面相对于参照平面的最大和最小距离之差
GB/T34177一2017 分类石英玻璃晶圆按纯度分为高纯石英玻璃晶圆(GC)和普通石英玻璃晶圆(PT) 5 要求 5.1规格尺寸及尺寸偏差石英玻璃晶圆的形状如图1a)和图1b)所示,常规直径为50.80mm、76.20mm、100.00mm、 5.1.1 125.00mm、150.00mm,200.00mm,300.00mm 直径偏差应不超过士0.25mm 5mm an)带定位直边的石英玻璃晶圆外形示意图 5mm 1.00mm'噜第" 90"甲 h 带定位角的石英玻璃晶圆外形示意图说明: -质量区; 非质量区; 石英玻璃晶圆直径; -石英玻璃晶圆定位直边长度图1石英玻璃晶圆外形示意图
GB/34177一2017 42.51 5.1.2常规定位直边长度为22.5mm,32.5mm、 mm,47.5mm,57.5mm,定位直边长度偏差应不超过士2.0mm 十0.25m 5.1.3定位角为90"士,深度为1.00 mmnm ,定位角顶角为圆弧状 nmm,0.675mm、1.000mm、1.100mm. 5.14石英玻璃晶圆常规厚度为0.5235mm.0,550mm.Q.625 1.200mm 厚度偏差不超过士0.020mm 5.1.5石英玻璃晶圆总厚度变化应符合表1的规定 1 表总厚度变化(IV) 直径d 总厚度变化(TTVD mm 4m 50.80、76.20 100.00,125.00,150.00 200.00 供需双方商定 300.00 5.2外观质量 5.2.1石英玻璃晶圆正表面、背表面、圆周边部与定位直边边部应抛光高纯石英玻聘M圆质量区的外观质量应符合表2的规定非质量区边角崩落的长度.宽度,深 5.2.2 度应不大于0.3mm,其他要求由供需双方商定表2高纯石英玻璃晶圆质量区的外观质量要求缺陷名称指标气泡、透明杂质、不透明杂质直径大于0.03mm不准许裂纹、波纹、麻点不准许最大宽度不得超过0,06mm,长度不得超过0.6mm，划伤划伤总长度不准许超过质量区半径的一半凹坑直径不得超过0.04mm,所有凹坑的直径总和不得超过0.08mm 沾污,手指印不准许 5.2.3普通石英玻璃晶圆的外观质量由供需双方商定 5.3平整度、弯曲度、翘曲度石英玻璃晶圆平整度、弯曲度、翘曲度由供需双方商定 5.4表面粗糙度石英玻璃晶圆表面粗糙度Ra应不大于1.0nm
GB/T34177一2017 5.5内应力石英玻璃晶圆内应力双折射应不大于2nm/em 5.6条纹石英玻璃晶圆不准许有条纹 5.7颗粒不均匀性石英玻璃晶圆不准许有不均匀颗粒 5.8杂质元素含量高纯石英玻璃晶圆中AI,Fe,Ca,Mg、Ti,Cu,Co,Mn、Ni,ILi,Na,K、B等13种杂质元素含量的质量分数总和应不大于2.0"g/g 其中Li,Na,K3种杂质元素含量的质量分数之和应不大于1.0g/g,单 -杂质元素含量的质量分数应不大于0.54g/g 普通石英玻璃晶圆中A,Fe,Ca,Mg、Ti,Cu,Co,Mn、Ni、,Li,Na、K,B等13种杂质元素含量的质量分数总和应不大于25.0g/g 其中Li,Na,K3种杂质元素含量质量分数之和应不大于3.04g/g 6 试验方法 6.1规格尺寸及尺寸偏差 6.1.1直径及直径偏差采用分度值不大于0.02mm的游标卡尺测量直径的测量点为圆周上任意3个位置,取3个数据中的最大值碱去标称直径所得代数差为直径上偏差,最小值减去标称直径所得代数差为直径下偏差 6.1.2定位直边长度及偏差采用分度值不大于0.5mm的钢直尺或同等精度的量具测量,定位直边长度测量1次,测量值减去标称定位直边长度为定位直边长度偏差 6.1.3定位角尺寸及偏差定位角的角度采用分度值不大于1的角度尺或同等精度的量具测量,深度采用分度值不大于 0.01mm的游标卡尺或同等精度的量具测量 6.1.4厚度偏差采用精度不低于1m的激光测厚仪测量测量点为石英玻璃品圆中心点及距边缘6nmm的圆周上4个等分点,如图2a)和图2b)所示,取5个数据中的最大值减去标称厚度所得代数差为厚度上偏差、最小值减去标称厚度所得代数差为厚度下偏差
GB/34177一2017 6mm 带定位直边的石英玻璃晶圆厚度测量点示意图 6mm 带定位角的石英玻璃晶圆厚度测量点示意图 b 图2厚度测量点示意图总厚度变化 6.1.5 如图2所示,厚度测量所得的5个数据中,最大厚度与最小厚度的差为总厚度变化 6.2外观质量按GB/T5949中规定的方法进行检验试验室洁净度为10000级，样品处照度不低于 120000 lx 6.3平整度、弯曲度、翘曲度按附录A规定的方法进行检验 6.4表面粗糙度按GB/T32189中规定的方法进行检验,扫描范围为504m×504m,扫描分辨率不低于512像素，测量点为石英玻璃晶圆的中心点及任意直径上分别距离圆周约20mm的点,计算扫描面积内的R 值,3个Ra中最大值为该石英玻璃品圆表面粗糙度值,结果保留至1位小数
GB/T34177一2017 6.5内应力按照JC/T655中规定的方法进行检验 6.6条纹按Jc:/T185中规定的方法进行检验 6.7颗粒不均匀性按JC/T185中规定的方法进行检验 6.8杂质元素含量 B元素按GB/T3284一2015中规定的发射光谱法进行检验,其他元素按GB/T3284一2015中规定的石墨炉原子吸收光谱法进行检验检验规则 7.1检验分类分为出厂检验和型式检验 7.2出厂检验 7.2.1检验项目包括规格尺寸及尺寸偏差、外观质量、平整度、弯曲度、翘曲度 7.2.2组批以同批原料、相同工艺生产的、同规格石英玻璃晶圆的每1000片为一批,不足1000片的按批计 7.2.3抽样 7.2.3.1规格尺寸及尺寸偏差、外观质量采用100%检验 7.2.3.2平整度、弯曲度、翘曲度从规格尺寸及尺寸偏差、外观质量合格的石英玻璃晶圆中随机抽取8片进行平整度、弯曲度、翘曲度检验 7.2.4判定规则 7.2.4.1规格尺寸及尺寸偏差、外观质量石英玻璃晶圆的规格尺寸及尺寸偏差、外观质量均符合要求,则该片产品出厂检验合格任意一项不符合要求,该片产品不合格 7.2.4.2平整度、弯曲度、翘曲度 8片均符合要求,平整度、弯曲度,翘曲度合格当有4片及4片以上试样不符合要求,则该批产品
GB/34177一2017 平整度、弯曲度、翘曲度不合格当有3片或3片以下试样不符合要求,应重新追加8片试样,8片试样全部符合要求,该批产品平整度、弯曲度,翘曲度合格 7.3型式检验 7.3.1总则有下列情况之一时,应进行型式检验新产品投产或产品定型鉴定时; a b)正常生产时,每一年进行一次原材料或工艺等发生较大变化,可能影响产品质量时; c d)产品停产6个月以上恢复生产时 7.3.2检验项目包括第5章规定的全部项目 7.3.3组批同7.2.2 7.3.4抽样规格尺寸及尺寸偏差,外观质量按表3进行随机抽样从规格尺寸及尺寸偏差和外观质量均合格的产品中抽取8片产品用于平整度、弯曲度、翘曲度、表面粗糙度、内应力、条纹、颗粒不均匀性检验,抽取1片用于杂质元素含量检验表3抽样表单位为片批量范围样本大小合格判定数不合格判定数 2~8 g~15 1625 26一50 51~90 13 91~150 20 151280 32 281500 50 l1 10 5011200 80 7.3.5判定规则 7.3.5.1规格尺寸及尺寸偏差外观质量规格尺寸及尺寸偏差符合要求,该批产品规格尺寸及尺寸偏差合格若不合格产品数大于或等于表3中相应不合格判定数时,则该批产品规格尺寸及尺寸偏差为不合格外观质量符合要求,该批产品外观质量合格若不合格产品数大于或等于表3中相应不合格判定
GB/T34177一2017 数时,则该批产品外观质量为不合格 7.3.5.2平整度、弯曲度、翘曲度、表面粗糙度、内应力,条纹、颗粒不均匀性 8片试样均符合要求,平整度、弯曲度,翘曲度、表面粗糙度、内应力、条纹、颗粒不均匀性合格当有4片及4片以上试样不符合要求,则该项目不合格当有3片或3片以下试样不符合要求,应重新追加8片试样,8片试样全部符合要求,该项目合格,否则为不合格 7.3.5.3杂质元素含量试样符合要求,该项目为合格,否则为不合格 7.3.5.4综合判定全部项目均符合要求,该批产品为合格,否则为不合格 8 标志、包装、运输和贮存 8.1标志产品出厂时应附产品合格证包装箱上应有储运国标标志,如“小心轻放"“请勿倒置”“玻璃制品" “防潮”等字样或图形以及产品名称、厂名或商标 8.2包装石英玻璃晶圆片与片之间应不接触,放人专用盒中,采用真空密封袋封装,避免产品划伤、破损及污染 8.3运输产品装、卸、运过程中要轻拿轻放,不能扔摔、碰摧 8.4贮存产品应贮存在无有害气体、干燥、洁净的室内注意防压损
GB/34177一2017 录附 A 规范性附录石英玻璃晶圆平整度、弯曲度、翘曲度测量激光干涉法原理 A.1 样品在激光干涉仪的测试光路中,激光扫描样品表面,通过改变光程差产生移动的干涉条纹,对干涉条纹进行分析计算,获得平整度、弯曲度和翘曲度 A.2环境要求 A.2.1温度25C士5C,相对湿度30%50% .2.2试验室洁净度10000级 A A.3仪器 A.3.1仪器包括光源,光路、图形采集及计算系统和控制柜等四个部分,光源波长632.8nm,测量精度 0.05 m A.3.2配备与待测样品形状,规格对应的基准盘 A.3.3配备标准片 A.4测量步骤 A.4.1开机 A.4.2用标准片核查仪器 A.4.3选择并安装与被测样品对应的基准盘 A.4.4安装被测样品 A.4.5设置测量参数将样品吸附在基准盘上,开始测量样品质量区,调整干涉条纹图像至清晰,调整干涉条纹图像大 A.4.6 小至图像基本充满视域没有干扰物影像,测量平整度 A.4.7释放样品至自由状态,测量弯曲度、翘曲度 A.4.8保存测量数据及图像 A.4.9读取并记录平整度、弯曲度、翘曲度

光刻用石英玻璃晶圆GB/T34177-2017详解

一、光刻用石英玻璃晶圆的特点

石英玻璃晶圆具有高度均匀性、低衰减系数和优异的光学性能，这些特点使得它成为了光刻领域中最受欢迎的基板材料之一。此外，石英玻璃晶圆还具有高硬度、高抗腐蚀性等优点，使得它可以承受高温高压的加工过程，从而满足不同的半导体制造需求。

二、光刻用石英玻璃晶圆的制造工艺

光刻用石英玻璃晶圆的制造主要分为以下几步：

原料准备：选择优质的石英砂作为主要原料，经过筛选、洗涤等处理后进行粉碎。
成型：将粉末与一定比例的粘结剂混合后，通过压制成型的方式获得坯体。
烧结：将坯体放入高温炉中进行烧结处理，使其达到预设的密度和强度。
切割：对烧结体进行切割、磨平、清洗等工序，获得最终的石英玻璃晶圆。

三、光刻用石英玻璃晶圆的标准规范

GB/T34177-2017是我国针对石英玻璃晶圆的标准规范，该标准规范了石英玻璃晶圆的尺寸、平整度、表面质量等方面的要求。其中，最重要的参数包括直径、厚度、平整度、表面粗糙度等。

除此之外，GB/T34177-2017还规定了石英玻璃晶圆的质检标准、包装要求和标识等方面的内容，以确保其在制造和使用过程中的安全性、可靠性和稳定性。

四、光刻用石英玻璃晶圆的应用

光刻用石英玻璃晶圆是半导体行业中不可或缺的一种材料，在芯片制造的各个环节都发挥着重要作用。其中最为重要的是在光刻工艺中的应用，其具有高度均匀性、低衰减系数和良好的光学性能，可以将光线聚焦到极限，从而实现对半导体芯片微观结构的高精度雕刻。

此外，光刻用石英玻璃晶圆还广泛应用于显示器、太阳能电池等领域，成为了现代科技发展的重要基础材料。

五、总结

光刻用石英玻璃晶圆具有高度均匀性、低衰减系数和优异的光学性能，是半导体制造中不可或缺的基板材料。其制造工艺与标准规范的实施严格把控了其尺寸、平整度、表面质量等方面的要求，以确保其在制造和使用过程中的安全性、可靠性和稳定性。未来随着半导体技术的不断发展，光刻用石英玻璃晶圆将继续发挥着重要作用，为人类科技进步做出更大贡献。