シリコンウェーハの平坦度測定 – 基準

シリコンウェーハの平坦度測定 – 基準

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半導体シリコンウェーハの純度、表面平坦度、清浄度、不純物汚染は、チップに非常に重要な影響を与えます。 シリコン ウェーハの局所的な平坦度は、集積回路リソグラフィなどのプロセス ライン幅の品質、歩留まり、および信頼性に直接影響する重要なパラメータの 1 つです。 シリコンウェーハの平坦度は、um で表される表面特性であり、ウェーハ表面と基準面の間の最高点と最低点の差を表します。

シリコンウェーハの平坦度測定には、音響法、干渉法、静電容量法、レーザービーム反射法の4つの一般的な方法が使用されます。 いずれの方法も非接触で行うため、シリコンウェーハ表面のダメージや汚れを軽減します。 静電容量方式を例にとると、次のようになります。

研磨されたウェーハの平坦度を測定するための標準的な方法 – 静電容量式変位センサー

1. シリコンウェーハの平坦度検査における静電容量式変位センサの適用性

容量性変位センサーの方法は、研磨されたシリコンウェーハの平坦度公差を測定するのに適しています。 切断ウェーハ、研削ウェーハ、エッチングウェーハもこの方法を指すことができます。

この方法は、標準直径 76 mm、100 mm、125 mm、150 mm、200 mm、抵抗率 200 Ω・cm 以下、厚さ 1000 um 以下のシリコン研磨ウェーハの表面平坦度の測定に適しており、直感的な説明です。シリコンウェーハの表面の輪郭形状。

2. シリコンウェーハの平坦度を測定する静電容量式変位センサー

同軸上に対向する一対の容量性変位センサー(略してプローブ)の間にシリコンウェーハを平らに置き、プローブに高周波電圧を印加すると、シリコンウェーハとプローブの間に高周波電界が形成され、コンデンサそれらの間に形成されます。 この間の電流変化量をプローブ内の回路が測定し、容量値Cを測定することができます。 図 1 に示すように、C は式 (1) で与えられます。

図1 シリコンウェーハの平坦度測定用静電容量式変位センサーの模式図

D – A プローブと B プローブ間の距離。

a – A プローブと上面の間の距離。

b – B プローブと下面の間の距離。

t – シリコンウェーハの厚さ。

図1 シリコンウェーハの平坦度測定用静電容量式変位センサーの模式図

式では:

C – ファラッド (F) 単位の上部プローブと下部プローブとウェーハ表面の間で測定された総静電容量。

K – 1 メートルあたりのファラッド単位の自由空間誘電率 F/m;

A – プローブの表面積 (平方メートル (m2));

a – A プローブと上面の間の距離 (メートル (m));

b – B プローブと下面の間の距離 (メートル (m));

C0– 主にプローブ構造に起因する寄生容量 (ファラッド (F))

校正時、2 本の探針間の距離 D と下探針から下面までの距離 b は固定されているため、本器で測定した静電容量値 C は式 (1) により計算され、a を求めることができます。ウェーハ表面の平坦度およびその他の幾何学的パラメータの計算。 適切な基準面と焦点面を選択して、必要なパラメータを計算します。

3. 静電容量式変位センサーによるウエハーの平坦度の測定方法

3.1 シリコンウェーハの認定品質領域 (FQA) の選択

3 mm のシリコン ウェーハのエッジは、認定された品質領域に含まれません。 特別なシリコンウェーハの平坦度要件がある場合は、サプライヤーとバイヤーの間で合意された値に従って選択できます。

3.2 シリコンウェーハの平坦度パラメータの選択

基準面を選択 – 前面 (F) または背面 (B)

次の中から参照面を選択します。

a) 理想的なバックプレーン (I);

b) フロント 3 点平面 (3);

c) 正面最小二乗平面 (L)。

3.3 測定パラメータの選択

TIR – 合計表示読み取り値

FPD – 焦点面偏差

4. シリコンウェーハの平坦度データの計算方法は?

基準面は、次の形式で記述されます。

理想的な裏面基準面:

最小二乗基準面:

を選択R、BR、cR(4)を最小値として満たすこと。

3 点基準面:

式: x1、y1; バツ2、y2; バツ3、y3シリコンウェーハの端から3mmの円周上に均等に分布しています。

焦点面は次のように記述されます。

焦点面は基準面に平行であり、平面度を計算する際に焦点面は基準面と同じであると見なされるため、

aF=aR

bF=bR

cF=cR

試料の各点の厚さと基準面または焦点面の厚さの差は、次の形式で表されます。

式では:

i – RまたはFにすることができます;

x、y – FQA 内にある必要があります

TIR は次のように計算されます。

FPD は次のように計算されます。

* この方法の単一ラボの精度: FPD は 0.21 um (R3S) を超えません。

TIR は 0.27um (R3S) 以下です。

* この方法のマルチラボ精度: FPD は 0.48 um(R3S) 以下です。

TIR は 0.54 um (R3S) 以下です。

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シリコンウェーハの詳細については、電子メールでお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com.

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