Mesure de la planéité des plaquettes de silicium - Critère

Mesure de la planéité des plaquettes de silicium - Critère

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La pureté, la planéité de surface, la propreté et la contamination par les impuretés des tranches de silicium semi-conducteur ont une influence extrêmement importante sur les puces. La planéité locale de la plaquette de silicium est l'un des paramètres importants qui affecte directement la qualité, le rendement et la fiabilité des largeurs de ligne de traitement telles que la lithographie de circuits intégrés. La planéité de la tranche de silicium est une propriété de surface, exprimée en um, qui fait référence à la différence entre le point le plus haut et le point le plus bas entre la surface de la tranche et le plan de référence.

Il existe quatre méthodes couramment utilisées pour la mesure de la planéité des plaquettes de silicium : la méthode acoustique, la méthode d'interférométrie, la méthode de capacité et la méthode de réflexion du faisceau laser. Toutes les méthodes sont sans contact, afin de réduire les dommages et la contamination à la surface des tranches de silicium. Prenons l'exemple de la méthode capacitive :

Méthode standard de mesure de la planéité des plaquettes polies - Capteur de déplacement capacitif

1. Applicabilité du capteur de déplacement capacitif pour l'inspection de la planéité des plaquettes de silicium

Un procédé de capteurs de déplacement capacitifs convient pour mesurer la tolérance de planéité d'une plaquette de silicium poli. Les tranches de coupe, les tranches de meulage et les tranches de gravure peuvent également faire référence à cette méthode.

Cette méthode convient pour mesurer la planéité de surface de tranches de silicium polies avec des diamètres standard de 76 mm, 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm, une résistivité inférieure à 200 Ω•cm et une épaisseur inférieure à 1000 um et une description intuitive de la surface des tranches de silicium délimitent la forme.

2. Capteur de déplacement capacitif mesurant la planéité des plaquettes de silicium

Placez la plaquette de silicium à plat entre une paire de capteurs de déplacement capacitifs coaxialement opposés (sondes en abrégé), appliquez une tension haute fréquence aux sondes, et un champ électrique haute fréquence se forme entre la plaquette de silicium et la sonde, et un condensateur se forme entre eux. Le circuit dans la sonde mesure la quantité de changement de courant pendant la période, et la valeur de capacité C peut être mesurée. Comme le montre la figure 1. C est donné par l'équation (1) :

Figure 1 Diagramme schématique du capteur de déplacement capacitif pour mesurer la planéité des plaquettes de silicium

D – distance entre les sondes A et B ;

a – la distance entre la sonde A et la surface supérieure ;

b – la distance entre la sonde B et la surface inférieure ;

t - épaisseur de la plaquette de silicium.

Figure 1 Diagramme schématique du capteur de déplacement capacitif pour mesurer la planéité des plaquettes de silicium

Dans la formule :

C - la capacité totale mesurée entre les sondes supérieure et inférieure et la surface de la plaquette, en farads (F);

K – permittivité de l'espace libre en farads par mètre F/m ;

A – la surface de la sonde, en mètres carrés (m2) ;

a – la distance entre la sonde A et la surface supérieure, en mètres (m) ;

b – la distance entre la sonde B et la surface inférieure, en mètres (m);

C0– Capacité parasite principalement due à la structure de la sonde, en Farads (F)

Étant donné que la distance D entre les deux sondes et la distance b de la sonde inférieure à la surface inférieure ont été fixées lors de l'étalonnage, la valeur de capacité C mesurée par l'instrument est calculée selon la formule (1), et a peut être obtenue, ainsi calculer la planéité de la surface de la plaquette et d'autres paramètres géométriques. Choisissez le plan de référence et le plan focal appropriés pour calculer les paramètres requis.

3. Comment déterminer la planéité de la plaquette par capteur de déplacement capacitif ?

3.1 Sélectionner la zone de qualité qualifiée (FQA) de la plaquette de silicium

Le bord de 3 mm de tranche de silicium n'est pas inclus dans la zone de qualité qualifiée. S'il existe des exigences particulières en matière de planéité des tranches de silicium, elles peuvent être sélectionnées en fonction de la valeur convenue entre le fournisseur et l'acheteur.

3.2 Sélectionner le paramètre de planéité de la plaquette de silicium

Sélectionnez la surface de référence – Avant (F) ou Arrière (B)

Sélectionnez un plan de référence parmi les suivants :

a) plan arrière idéal (I);

b) Plan à trois points avant (3) ;

c) Plan frontal des moindres carrés (L).

3.3 Sélectionner les paramètres de mesure

TIR - Lecture d'indication totale

FPD - Déviation du plan focal

4. Comment calculer les données de planéité des plaquettes de silicium ?

Le plan de référence est décrit par la forme suivante :

Plan de référence idéal de la surface arrière :

Surface de référence des moindres carrés :

Choisis unR, bR, cRpour satisfaire (4) comme valeur minimale.

Plan de référence à trois points :

Dans la formule : x1, y1; X2, y2; X3, y3sont uniformément répartis sur la circonférence à 3 mm du bord de la tranche de silicium.

Le plan focal est décrit par :

Le plan focal est parallèle au plan de référence, et le plan focal est considéré comme le même que le plan de référence lors du calcul de la planéité, donc

aF=unR

bF=bR

cF=cR

La différence entre l'épaisseur de chaque point de l'échantillon et le plan de référence ou plan focal est décrite par la forme suivante :

Dans la formule :

i – peut être R ou F ;

x, y - devrait être dans FQA

Le TIR est calculé comme suit :

Le FPD est calculé comme suit :

* La précision d'un seul laboratoire de cette méthode : la FPD n'est pas supérieure à 0,21 um (R3S) ;

Le TIR n'est pas supérieur à 0,27 um (R3S).

* Précision multi-laboratoire de cette méthode : FPD n'est pas supérieur à 0,48 um(R3S) ;

Le TIR n'est pas supérieur à 0,54 um(R3S).

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