シリコンウェーハの平坦度測定 - 基準

PAM-XIAMEN は、アプリケーションの需要を満たすシリコン ウェーハを供給できます。ウェーハ仕様の詳細については、以下をご覧ください。https://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer.

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極めて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ーなどのプロセス線幅の品質、歩留まり、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、μm 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指します。

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、レーザー光反射法の 4 つの方法が一般的に使用されています。いずれの方法も非接触であり、シリコンウェーハ表面のダメージや汚染を軽減します。静電容量方式を例に挙げます。

研磨ウェーハの平坦度を測定する標準的な方法 – 静電容量式変位センサー

1. 静電容量型変位センサのシリコンウェーハ平坦度検査への適用可能性

静電容量式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します。

この方法は、標準直径76mm、100mm、125mm、150mm、200mm、抵抗率200Ω・cm以下、厚さ1000um以下のシリコン研磨ウェーハの表面平坦度を測定し、シリコンウェーハ表面の輪郭形状を直感的に表現するのに適しています。

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

同軸上に対向した一対の静電容量型変位計（略してプローブ）の間にシリコンウェハを平らに置き、プローブに高周波電圧を印加すると、シリコンウェハとプローブの間に高周波電界が形成され、両者の間にコンデンサが形成されます。プローブ内の回路がその期間の電流変化量を測定し、静電容量値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。

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を測定する静電容量式変位センサの概略図

式では次のようになります。

C – 上部および下部プローブとウェーハ表面の間で測定された合計静電容量 (ファラッド (F) 単位)。

K – 自由空間誘電率 (ファラド/メートル 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) 単位)。

b – B プローブと下面の間の距離 (メートル (m) 単位)。

C₀– 主にプローブの構造に起因する寄生容量 (ファラッド (F))

2つのプローブ間の距離Dと、下側のプローブから下面までの距離bはキャリブレーション中に固定されているため、機器によって測定される静電容量値Cは式（1）に従って計算され、aが得られ、それによってウェハ表面の平坦度およびその他の幾何学的パラメータが計算されます。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でウェーハの平坦度を測定するにはどうすればよいですか?

3.1 シリコンウェーハの認定品質領域 (FQA) の選択

シリコンウェーハの 3 mm のエッジは、認定品質領域には含まれません。特別なシリコンウェーハの平坦性要件がある場合は、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

基準面を選択します – フロント (F) またはバック (B)

以下から基準面を選択します。

a) 理想的なバックプレーン (I)。

b) 前部 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 – 合計指示値の読み取り値

FPD – 焦点面偏差

4. シリコンウェーハの平坦度データを計算するにはどうすればよいですか?

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、B_R、c_R最小値として(4)を満たすようにする。

3 点基準面:

式内: x₁、y₁; バツ₂、y₂; バツ₃、y₃シリコンウェーハの端から3mmの円周上に均一に分布しています。

焦点面は次のように説明されます。

焦点面は基準面と平行であり、平面度の計算では焦点面は基準面と同じであるとみなされるため、

a_F=a_R

b_F=b_R

c_F=c_R

試料の各点の厚さと基準面または焦点面との違いは、次の形式で表されます。

式では次のようになります。

i – R または F を指定できます。

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。

* このメソッドの単一ラボ精度: FPD は 0.21 um (R3S) 以下です。

TIR は 0.27 um 以下です (R3S)。

* このメソッドのマルチラボ精度: FPD は 0.48 um(R3S) 以下です。

TIRは0.54um(R3S)以下です。

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