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A pureza, a planicidade da superfície, a limpeza e a contaminação por impurezas das pastilhas de silício semicondutoras têm uma influência extremamente importante nos chips. A planicidade local do wafer de silício é um dos parâmetros importantes que afeta diretamente a qualidade, o rendimento e a confiabilidade das larguras de linha de processo, como litografia de circuito integrado. A planicidade do wafer de silício é uma propriedade da superfície, expressa em um, que se refere à diferença entre o ponto mais alto e o ponto mais baixo entre a superfície do wafer e o plano de referência.

Existem quatro métodos comumente usados ​​para medição de planicidade de wafer de silício: método acústico, método de interferometria, método de capacitância e método de reflexão de feixe de laser. Todos os métodos são sem contato, a fim de reduzir danos e contaminação na superfície das pastilhas de silício. Tome o método da capacitância, por exemplo:

Método Padrão para Medir Planicidade de Wafer Polido - Sensor de Deslocamento Capacitivo

1. Aplicabilidade do Sensor de Deslocamento Capacitivo para Inspeção de Planicidade de Bolacha de Silício

Um método de sensores de deslocamento capacitivo é adequado para medir a tolerância de planicidade do wafer de silício polido. Os wafers de corte, wafers de moagem e wafers de gravação também podem se referir a esse método.

Este método é adequado para medir a planicidade da superfície de wafers polidos de silício com diâmetros padrão de 76 mm, 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm, resistividade não superior a 200 Ω•cm e espessura não superior a 1000 um e descrição intuitiva da superfície de bolachas de silício forma de contorno.

2. Sensor de deslocamento capacitivo que mede a planicidade da bolacha de silício

Coloque a pastilha de silício plana entre um par de sensores de deslocamento capacitivo coaxialmente opostos (sondas para abreviar), aplique uma tensão de alta frequência às pontas de prova, e um campo elétrico de alta frequência é formado entre a pastilha de silício e a ponta de prova, e um capacitor se forma entre eles. O circuito na ponta de prova mede a quantidade de mudança de corrente durante o período, e o valor de capacitância C pode ser medido. Conforme mostrado na Figura 1. C é dado pela equação (1):

D – distância entre as sondas A e B;

a – a distância entre a sonda A e a superfície superior;

b – a distância entre a sonda B e a superfície inferior;

t – espessura do wafer de silício.

Figura 1 Diagrama esquemático do sensor de deslocamento capacitivo para medir a planicidade da bolacha de silício

Na fórmula:

C – a capacitância total medida entre as pontas de prova superior e inferior e a superfície do wafer, em Farads (F);

K – permissividade do espaço livre em Farads por metro F/m;

A – a área de superfície da sonda, em metros quadrados (m2);

a – a distância entre a sonda A e a superfície superior, em metros (m);

b – a distância entre a sonda B e a superfície inferior, em metros (m);

C₀– Capacitância parasita principalmente devido à estrutura da sonda, em Farads (F)

Uma vez que a distância D entre as duas pontas de prova e a distância b da ponta de prova inferior à superfície inferior foram fixadas durante a calibração, o valor de capacitância C medido pelo instrumento é calculado de acordo com a fórmula (1), e a pode ser obtido, assim cálculo da planicidade da superfície da bolacha e outros parâmetros geométricos. Escolha o plano de referência e o plano focal apropriados para calcular os parâmetros necessários.

3. Como determinar a planicidade da bolacha por sensor de deslocamento capacitivo?

3.1 Selecione a Área de Qualidade Qualificada (FQA) do Silicon Wafer

A borda de 3 mm de wafer de silício não está incluída na área de qualidade qualificada. Se houver requisitos especiais de planicidade do wafer de silício, ele pode ser selecionado de acordo com o valor acordado entre o fornecedor e o comprador.

3.2 Selecione o parâmetro de planicidade da bolacha de silício

Selecione a superfície de referência – Frontal (F) ou Back (B)

Selecione um plano de referência a partir do seguinte:

a) plano posterior ideal (I);

b) Plano frontal de três pontos (3);

c) Plano de mínimos quadrados frontal (L).

3.3 Selecionar Parâmetros de Medição

TIR – Leitura de Indicação Total

FPD - Desvio do Plano Focal

4. Como calcular os dados de planicidade da bolacha de silício?

O plano de referência é descrito pela seguinte forma:

Plano de referência ideal da superfície traseira:

Superfície de Referência de Mínimos Quadrados:

Escolha um_R, b_R, c_Rpara satisfazer (4) como o valor mínimo.

Plano de referência de três pontos:

Na fórmula: x₁, e₁; x₂, e₂; x₃, e₃são distribuídos uniformemente na circunferência a 3 mm da borda do wafer de silício.

O plano focal é descrito por:

O plano focal é paralelo ao plano de referência, e o plano focal é considerado o mesmo que o plano de referência ao calcular a planicidade, então

a_F=a_R

b_F=b_R

c_F=c_R

A diferença entre a espessura de cada ponto do corpo de prova e o plano de referência ou focal é descrita pela seguinte forma:

Na fórmula:

i – pode ser R ou F;

x, y – deve estar dentro do FQA

O TIR é calculado da seguinte forma:

O FPD é calculado da seguinte forma:

* A precisão de laboratório único deste método: FPD não é superior a 0,21 um (R3S);

TIR não é superior a 0,27 um (R3S).

* Precisão multilaboratorial deste método: FPD não é maior que 0,48 um(R3S);

TIR não é maior que 0,54 um(R3S).

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