GB/T31352-2014
蓝宝石衬底片翘曲度测试方法
Testmethodsforwarpofsapphiresubstrates
- 中国标准分类号（CCS）H21
- 国际标准分类号（ICS）77.040.99
- 实施日期2015-09-01
- 文件格式PDF
- 文本页数7页
- 文件大小310.04KB
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蓝宝石衬底片翘曲度测试方法
国家标准 GB/T31352一2014 蓝宝石衬底片翘曲度测试方法 Testmethodsforwarpofsapphiresubstrates 2014-12-31发布 2015-09-01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/T31352一2014 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
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这些专利的责任 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC'/TC203)和全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归口
本标准起草单位;江苏协鑫软控设备科技发展有限公司、科学院上海光学精密机械研究所、北 京合能阳光新能源技术有限公司
本标淮主要起草人;薛抗美、魏明德,黄修康、杭亩,夏根平,肖宗杰
GB/T31352一2014 蓝宝石衬底片翘曲度测试方法 范围 本标准规定了蓝宝石切割片,研磨片,抛光片(以下简称蓝宝石衬底片)翘曲度的测试方法
mm304.8mm 本标准适用于直径50.8 n,厚度为不小于200m的蓝宝石衬底片翘曲度的测试
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 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 件
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/T6620硅片翘曲度非接触式测试方法 GB/T14264半导体材料术语 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 翘曲度warp 自由无夹持晶片中位面与中位面基准平面之间的最大和最小距离的差值 3.2 中位面基准平面mediansurfacereferenceplane 由指定的小于晶片标称直径的直径圆周上的3个等距离点决定的平面
方法提要 接触式测试 4.1 将蓝宝石衬底片置放在基准环的3个支点上,3支点形成一个基准平面,利用低压力位移指示器沿 规定路径测量蓝宝石衬底片偏离基准平面的距离,记录成对位移指示器的读数并求其差值,针对一系列 成对数值的差值取其最大值与最小值的差值除以2,该得值即表示衬底片的翘曲度
4.2非接触式测试 将蓝宝石衬底片置放在基准环的3个支点上,3支点形成一个基准平面,利用非接触式位移传感器 沿规定路径测量蓝宝石衬底片偏离基准平面的距离,记录成对位移指示器的读数并求其差值,针对一系 列成对数值的差值,取其最大值与最小值的差值除以2,该得值即表示衬底片的翘曲度
4.3白光干涉式测试 激光照射蓝宝石衬底片表面,光经过反射相互叠加干涉,干涉图经光学成像系统记录,开始高低形 貌测量;物镜在乙轴方向上不断微小的移动,在每个移动位置上,光学成像系统进行拍照收集图片,形
GB/T31352一2014 成整个三维形貌数据
经信号处理系统后得到衬底片的翘曲度
干扰因素 5.1接触式和非接触式测试 5.1.1参考平面的变化,可能导致在不正确的位置计算极值,扫描过程中参考平面的任何变化都会使 显示的测试结果产生误差
55 1.2测试值与不平行度有关,参考平面与基准面的不平行度会产生误差
5.1.3基准环和蓝宝石衬底片之间的外来颗粒、沾污会产生误差
5.1.4测试样品相对于探头测试轴的振动会产生误差
5.1.5在这两种测试方法扫描过程中,探头离开测试样品会给出错误的读数
5.1.6这两种测试方法中,翘曲度由规定的路径进行扫描,采样不是整个表面,不同的扫描路径可产生 不同的测试结果 5.1.7采集数据的频率不同,可产生不同的测试结果
5.1.8这两种测试方法并不能完全把厚度变化和翘曲度分开,在某些情况下,中位面是平面,仍显示一 个非零的翘曲度
5.1.9设备硬件的不同或测试参数的不同设置可能会影响测试结果
5.2白光干涉式测试 5.2.1蓝宝石衬底片表面的沾污会影响反射光强的大小,从而影响翘曲度测试的准确性
5.2.2人射光源的强度会影响成像的清晰度,从而影响翘曲度测试的准确性
5.2.3成像系统的分辨率大小直接影响翘曲度测试的准确性
5.2.4测试过程中,蓝宝石衬底片的振动或者挪移会影响成像的清晰度,从而影响翘曲度测试
5.2.5使用不同算法进行数据处理可能会影响翘曲度测试结果
仪器和设备 6.1接触式测试仪 6.1.1测量仪由基准环,带有数字显示的位移指示器及带有定位标识的测试平台组成
6.1.2基准环是由基座,3个支撑球、3个定位柱组成的专用器具
6.1.3位移指示器由一对同轴的接触式传感探头,探头支架和信号采集系统及数字显示屏组成
上下 探头同轴,与蓝宝石衬底片上下表面探测位置相对应
固定探头的公共轴应与测量平台上的平面垂直 在士2"之内),传感器可感应各探头的输出信号,并能通过采集、数据处理及运算在显示屏显示当前点 的翘曲度
显示有效数字3位以上,单位为微米(um). 6.1.4测试平台是一块结构细密、表面光滑的石板,测量区表面的平整度应小于0.25um,并装有限制 基准环移动的限位器,保证下探头的固定
6.2 非接触式测试仪 6.2.1非接触式测试仪由基准环,带有数字显示的位移传感器和带有定位标识的测试平台以及厚度校 准片组成
6.2.2基准环是由基座、3个支撑球、3个定位柱组成的专用器具
6.2.3位移传感器由一对同轴的无接触传感探头(探头传感原理可以是电容的、光学的或其他非接触
GB/T31352一2014 方式的,探头支架和信号采集系统及数字显示屏组成
上下探头同轴,与蓝宝石衬底片上下表面探测 位置相对应
固定探头的公共轴应与测试平台上的平面垂直(在士2"之内),传感器可感应各探头的输 出信号,并能通过采集、数据处理及运算在显示屏显示当前点的弯曲度
显示有效数字3位以上,单位 为微米(Am). 6.2.4测试平台是一块结构细密,表面光滑的石板,测试区表面的平整度应小于0.25Am,并装有限制 基准环移动的限位器,保证下探头的固定 6.2.5厚度校准片;测试仪应备有的附件,用以校正测试仪 6.3 白光干涉式测试仪 6.3.1白光干涉式测试仪由光学照明系统,光学成像系统、垂直扫描系统及信号处理系统组成 6.3.2光学照明系统采用半导体激光或He-Ne激光作为光源
6.3.3光学成像系统采用无限远光学成像系统,由显微物镜和成像目镜组成
6.3.4垂直扫描系统采用闭环反馈控制方式驱动显微物镜垂直移动,移动范围1004nm1000Am,位 置移动精度10'4m. 6.3.5信号处理系统由计算机和数字信号协处理器组成,采集系列原始图像数据并使用专用数字信号 协处理器完成数据解析
试样 7.1从一批蓝宝石衬底片中按GB/T2828.1计数抽样方案或双方商定的方案抽取试样
7.2蓝宝石衬底片应具有清洁、干燥的表面
7.3如果待测片不具备参考面,应在衬底片背面边缘处作出测试定位标记
测试环境 除另有规定外,应在下列条件下进行测试 a环境温度:20一25C; b)相对湿度;<65% 洁净度:8级洁净室或以上; d)配置有防振平台
测试程序 9.1非接触式测试仪器校正 g.1.1从一组厚度校准片中选取厚度与待测衬底片厚度相差在125m范围内的厚度校准片进行校正 测试
9.1.2仪器可自动调整厚度测试仪,使所得测试值与该厚度校准片的厚度标准之差在2Mm以内
9.2测试 9.2.1接触式或非接触式测试 9.2.1.1根据衬底片试样的直径大小,选用或调整基准环的3个支点的位置 9.2.1.2将衬底片试样的正面(或规定面)朝上,放人基准环
GB/T31352一2014 9.2.1.3衬底片如有参考面,应调整参考面的位置与基准环上的标线平行
9.2.1.4移动基准环依扫描路径(见图1)移动取点,中心点厚度作为衬底片的标称厚度,利用接触式或 非拨触式的探头或激光器扫描衬底片表面,进行测量
距边5mm内开始取点-每1 mm3mm取一 点记录读值
9.2.1.5测量仪作自动测量时直接读取翘曲度的值
9.2.1.测量仪作手动测量时,依据式(1)计算衬底片翘曲度值
图1扫描路径图 9.2.2白光干涉式测试 9.2.2.1根据衬底片试样的直径大小,选用或调整吸衬底片的平台的位置
9.2.2.2将衬底片放到吸衬底片的平台上然后打开吸气开关
9.2.2.3选择解析装置上激光光源
进行计算后调整衬底片位置
9.2.2.4 9.2.2.5打开解析装置进行测试
9.2.2.6测试仪直接读取翘曲度数值
测试结果的计算 10 10.1本标准建议采用GB/T6620中规定的方法计算衬底片的翘曲度
翘曲度的计算按照式(1) 进行: b一a 一b一a lms lmin w 式中: 衬底片的翘曲度,单位为微米(gm). W a -衬底片上表面到上探头的距离,单位为微米(m); -衬底片下表面到下探头的距离,单位为微米(Am)
max表示最大值,min表示最小值
10.2计算衬底片翘曲度的实例见图2
GB/T31352一2014 P3 3 基准面 6 b=10 b=8 一5 一=9 一5 一u=5 h一u2 |b一ul最大 lb一al最小 翘曲度-(9-2)= 图2衬底片翘曲度计算示意图 11精密度 本方法的精密度是经过4个实验室巡回测试确定的,测试衬底片试样共25片,衬底片直径为 50.8mm， 单个实验室的2标准偏差小于1.094m,多个实验室间的精密度为士20%.
12 试验报告 试验报告应包含以下信息; a 材料批号、规格或其他标识 设备名称,型号; b 测试方法和测试条件 c d已测试的衬底片数量 本标准编号 测试结果， f 测试日期及测试者
g
蓝宝石衬底片翘曲度测试方法GB/T31352-2014
蓝宝石是一种在半导体行业中应用广泛的材料，其晶体质量直接影响器件性能。而衬底片翘曲度作为评价晶体质量的一个重要指标，也受到了越来越多的关注。
为了规范蓝宝石衬底片翘曲度的测试方法，GB/T31352-2014《半导体蓝宝石衬底片翘曲度测量方法》被制定并发布。该标准主要从试样制备、测试设备、测试步骤等方面进行了详细规定。
试样制备
根据标准要求，试样应该选取表面无裂纹、磨损、污染以及附着物的蓝宝石衬底片。同时，在试样制备过程中，也需要严格控制温度、湿度等环境因素的影响。
测试设备
GB/T31352-2014标准规定了适用于衬底片翘曲度测试的设备类型和性能要求。其中，主要包括量测台、加热装置、辅助平台、温度控制器等。
测试步骤
蓝宝石衬底片翘曲度的测试步骤主要分为两个部分：预处理和量测。其中，预处理包括衬底片去除应力、平整化以及恒温处理等；量测则是通过温度变化和力学测量等手段，来获取衬底片在不同温度下的翘曲度数据。
综上所述，GB/T31352-2014标准为蓝宝石衬底片翘曲度的测试提供了科学规范的方法，对于提高晶体质量的评价标准具有重要意义。
