太阳能级硅片厚度及总厚度变化测试方法.doc

1、ICS 29.045H 17中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GB/T XXXXXXXXX太阳能级硅片厚度及总厚度变化测试方法 Test Method for Thickness and Total Thickness Variation of Solar Wafer（工作组讨论稿）XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施GB/T XXXXXI前 言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由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）归口。本标准由东方电气集团峨嵋半导体材料有限公司起草。本标准主要起草人：GB/

2、T XXXXX1太阳能级硅片厚度及总厚度变化测试方法 1 范围本检测方法规定太阳能级硅片厚度及总厚度变化分立式和扫描式测量方法，为非接触式测量方法，适用于测量大于等于 100mm100mm 的硅方片。本标准规定了硅片的测量装置与环境要求、干扰因素、测量程序以及测量结果的计算和试验报告等。2 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，仅所注日期的版本适用于本文件。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。GB/T 6618-2009 硅片厚度和总厚度变化测试方法3 方法概述3.1 分立点式测量在硅准方片对角线交点和距边角圆弧边缘6mm圆周

3、上的4个对称位置点测量硅片厚度（见图1），若正方片5个测试点则为对角线交点和距顶角8.5mm圆周上的4个点（见图2）。硅片中心点厚度作为硅片的标称厚度。5个厚度测量值中的最大厚度与最小厚度的差值称作硅方片的总厚度变化。123456mm图1 准方片分立点测量方式的测量点位置GB/T XXXXX2图2 正方片分立点测量方式的测量点位置3.2 扫描式测量硅片置于平台上，在硅片中心点进行厚度测量，测量值为硅方片的标称厚度，然后按规定路径扫描硅片表面，进行厚度测量，自动显示仪显示出总厚度变化。扫描路径见图3，方片和准方片扫描路径相同。123456mm67图3 测量的扫描路径图4 干扰因素4.1 分立点式

4、测量GB/T XXXXX34.1.1 由于分立点式测量总厚度变化只基于 5点的测量数据，硅方片上其他部分的无规则几何变化不能被检测出来。4.1.2 硅方片上某一点的局部改变可能产生错误的读数。这种局部的改变可能来源于表面缺陷例如崩边、沾污、小丘、坑、刀痕、波纹等。4.2 扫描式测量4.2.1 扫描期间，测厚仪平台的不平整可能导致测量误差。4.2.2 测厚仪平台与硅片之间的外来颗粒等产生误差。4.2.3 扫描过程中，硅片偏离探头导致错误的计数。4.2.4 测试样片相对于测量探头轴的振动会产生误差。4.2.5 本方法的扫描方式为按规定的路径进行扫描，采样不是硅方片的整个表面，不同的扫描路径可产生不

5、同的测试结果。5 仪器设备5.1 无接触厚度测量仪厚度测量仪由带数字显示的固定探头装置、带有定位标识的测量平台组成，各部分如下：5.1.1 测量平台方形合金测量平台，厚度为15mm以上，经硬质氧化处理，防止晶片背面划伤；外形尺寸可以承载100mm100 mm210mm210mm的硅方片在平台上进行扫描检测，平台示意图如下：图4 测量平台示意图GB/T XXXXX45.1.2 带数字显示的探头装置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方式的）、探头支架和数字显示屏组成。上下探头同轴，与硅方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2之

6、内），传感器可感应各探头的输出信号，并能通过显示屏显示当前点的厚度。该装置应该满足以下要求：5.1.2.1 探头传感面直径应在1.57mm5.72mm范围。5.1.2.2 探测位置垂直方向的位移分辨率不大于0.25m。5.1.2.3 在标称零位置附近，每个探头的位移范围至少为25m。5.1.2.4 在满刻度读数的0.5%之内呈线性变化。5.1.2.5 在扫描中，对自动数据采样模式的仪器，采集数据的能力每秒钟至少100个数据点。5.1.2.6 探头传感原理可以是电容的、光学的或任何其他非接触方式的，应选用适当的探头与硅片表面间距。规定非接触是为防止探头使试样发生形变。指示器单元通常可具有：（1）

7、计算和存储成对位移测量的各或差值以及识别这些数量最大和最小值的手段，（2）存储各探头测量值的选择显示开关等。显示可以是数字的或模拟的（刻度盘），推荐用数字读出，来消除操作者引入的读数误差。6 取样原则与试样制备6.1 从一批硅方片中按 GB/T2828.1计数抽样方案或双方商定的方案抽取试样。6.2 硅方片表面应清洁、干燥。6.3 硅方片背面应做出测量定位标记。7 测量程序7.1 测量环境条件7.1.1 温度：1828（可根据测量仪器等规定）。7.1.2 湿度：40%80%。7.1.3 测试环境洁净度：10000 级洁净室。7.1.4 具有电磁屏蔽，且不与高频设备共用电源。7.1.5 工作台振

8、动小于 0.5g。7.2 仪器校正7.2.1 对仪器探头进行调节，使探头位置在要求范围内。7.2.2 用一组厚度校正标准片置于平台上进行测量。7.2.3 对标称厚度为横坐标，测试值为纵坐标在坐标系上描点，通过两个端点画一条直线，在两个端点画出对应端点值0.5%的两个点，通过过+0.5%和-0.5%的点各画一条限制线（如图 5所示），观察描绘的点都落在限制线之内（含线上），就认为设备满足测试的线性要求。否则对仪器重新进行调整。GB/T XXXXX57.3 测量校准7.3.1 用两块标准样片置于测量仪平台上进行测量，要求所测硅方片应于两标准样片厚度之间。7.3.2 按仪器校准程序进行校准，使标准样

9、片测量值与厚度标称值之差在 2m 以内。7.4 测量+0.5%-0.5%+0.5%-0.5%标称厚度测量厚度厚度 M图5 标称厚度与测量厚度7.4.1 分立点式测量为非接触式。7.4.1.1 选取待测硅方片，置于测量仪平台上。7.4.1.2 将硅方片按平台标识线进行放置（见图 1），硅片中心点应置于探头轴线位置（偏差在2mm之内），测量厚度记为 1，即为该片标称厚度。7.4.1.3 移动硅片，使厚度测量仪探头依次位于硅方片上位置 2、3、4、5 点（见图 1）（偏差在2mm之内），测量厚度分别记为 2、 3、 4、 5。7.4.1.4 或设备选取五点厚度模式，按程序设置测量，可自动记录五点厚度

10、测量值。7.4.2 扫描式测量7.4.2.1 将硅方片按平台标识线进行放置（见图 1），硅片中心点应置于探头轴线位置（偏差在2mm之内），测量厚度记为 1，即为该片标称厚度。7.4.2.2 测量仪 TTV清零，7.4.2.3 移动硅方片，使探头沿扫描路径 17 进行扫描（见图 2）。7.4.2.4 沿扫描路径，以 m 为单位，记录被测量点厚度，最大值与最小值之差即为该硅方片总厚度变化值。对于直接读数仪器，可直接读出该片总厚度变化值。GB/T XXXXX67.4.2.5 仅对仲裁性测量要重复 7.4.2.27.4.2.4 操作达 9次以上。7.4.2.6 从平台缺口处小心取出试样。7.4.2.7

11、 对每个测量硅方片，进行 7.4.2.27.4.2.6 的操作步骤。8 测量结果计算8.1 直接计数的测量仪，对分立点式测量，选出 1、 2、 3、 4、 5中最大值和最小值，然后求其差值；对扫描式测量，由厚度最大测量值减去最小测量值，将此差值记录为总厚度变化，如仪器为直接计数，可直接读出所测硅方片的总厚度变化。8.2 计算公式如式（1）：TTV = max min（1）式中：TTV总厚度变化，单位为微米（m）； max 被测硅方片的最大厚度值，单位为微米（m）； min 被测硅方片的最小厚度值，单位为微米（m）。9 精密度通过对直径2000.5mm，硅方片10片，进行了5次循环测量。结果如下

12、表所示：表 1 厚度重复性试验样片编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10厚度 T1um 181.1 191.2 190.6 190.2 189.5 190.5 189.4 188.9 187.3 187.1厚度 T2um 182.1 190.6 191 190.8 189.8 190.1 190.5 188.4 187.9 187.9厚度 T3um 180.9 191 190.5 189.5 189.4 189.9 189.7 188.6 187.3 187.5厚度 T4um 181.8 190.2 190.7 190.1 189 190.2 189.7 188.2 187.6 187

13、.3厚度 T5um 181.7 190.4 190.5 190.5 188.7 190.1 189.4 188.8 188.1 187.4平均值 181.52190.68190.66190.22189.28190.16189.74188.58187.64187.44最大偏差 0.58 0.52 0.34 0.58 0.52 0.34 0.76 0.32 0.46 0.46标准偏差 0.50 0.41 0.21 0.49 0.43 0.22 0.45 0.29 0.36 0.30 表 2 总厚度变化重复性试验样片编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10TTV1um 14.3 8.4 4.2

14、 6.9 6.3 5.2 4 7.8 9.2 11.5TTV2um 14.4 9.6 6.9 6.9 6.5 7.2 3.9 10.1 9.6 9.9TTV3um 15.1 8.5 6.7 7.1 7.3 4.5 4.3 7.2 9.5 8.5TTV4um 12.1 9.6 5.2 5.5 7.4 4.8 3.8 6.8 8.3 10.2TTV5um 13.5 8.2 6.8 5.8 8.5 6.3 3.8 8 8.2 10.9平均值 13.88 8.86 5.96 6.44 7.2 5.6 3.96 7.98 8.96 10.2GB/T XXXXX7最大偏差 1.22 0.74 0.94 0.66 1.3 1.6 0.34 2.12 0.64 1.3标准偏差 1.15 0.68 1.21 0.73 0.87 1.12 0.21 1.28 0.67 1.14 9.1.1 对非接触式厚度测量，单个实验室的标准偏差小于 0.5m。9.1.2 对非接触式总厚度变化测量，单个实验室的标准偏差小于 1.28m。10 实验报告试验报告应包括以下内容：a) 试样批号、编号；b) 硅片标称直径；c) 测量方式说明；d) 使用厚度测量仪的种类和型号；e) 硅片中心点厚度；f) 硅片的总厚度变化；g) 本标准编号；h) 测量单位和测量者；i) 测量日期。