本文件規(guī)定了半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備性能測試的原理、測試條件、儀器設(shè)備、樣品、測試方法、測試數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量保證和控制以及實驗報告等內(nèi)容。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6379.2測量方法與結(jié)果的準確度(正確度與精密度)第2部分：確定標(biāo)準測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法GB/T17866掩模缺陷檢查系統(tǒng)靈敏度分析所用的特制GB/T34177光刻用石英玻璃晶圓GB/Z42023.2工業(yè)自動化設(shè)備和系統(tǒng)可靠性第2部分：系統(tǒng)可靠性半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備semiconductorthermo-wavewafermeasurementequipment基于熱波原理，通過檢測激光激發(fā)產(chǎn)生的二次諧波信號，實現(xiàn)晶圓厚度、熱導(dǎo)率及缺陷無損檢測的設(shè)備。4原理4.1激光激發(fā)與熱波產(chǎn)生通過特定波長的激光照射晶圓表面，激光能量被晶圓材料吸收后轉(zhuǎn)化為熱能，在表面淺層區(qū)域產(chǎn)生周期性的溫度變化，進而激發(fā)向內(nèi)部傳播的熱波。4.2二次諧波信號生成熱波在晶圓內(nèi)部傳播時，若材料存在厚度差異、熱導(dǎo)率變化或缺陷(裂紋、空洞),會導(dǎo)致熱波的傳播特性發(fā)生改變。當(dāng)熱波反射回表面時，會調(diào)制表面的熱輻射或光學(xué)特性，產(chǎn)生與激光頻率工2T/CASMEXXX—20XX4.3信號檢測與參數(shù)計算設(shè)備通過高靈敏度傳感器捕捉二次諧波信號，結(jié)合熱傳導(dǎo)理論模型，對信號進行分析包括以下內(nèi)容。a)厚度測量。根據(jù)熱波在晶圓上下表面反射的時間差或相位差，計算晶圓的物理厚度。b)熱導(dǎo)率測量。通過熱波的衰減速率與傳播距離的關(guān)系，反推材料的熱導(dǎo)率參數(shù)。c)缺陷檢測。缺陷會導(dǎo)致熱波信號異常(如信號強度突變或相位偏移),通過掃描晶圓表面的溫度應(yīng)控制在23±2℃范圍內(nèi)，且環(huán)境溫度波動每小時不超過0.5℃。5.1.2濕度要求5.1.3潔凈度要求振動控制要求振幅≤5μm、頻率≤10Hz,設(shè)備需安裝在防振平臺上，避免機械振動導(dǎo)致熱波信號采集偏差。供電電壓為AC220V±10%、50Hz,需配備額定功率不低于設(shè)備總功耗1.5倍的交流穩(wěn)壓器，確保電壓波動≤±2%。獨立接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)≤4Ω,接地線纜截面積≥2.5mm2,以消除電磁干擾對樣品材質(zhì)包括單晶硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化硅(Sic)等半導(dǎo)體材料，表面無氧化層損5.3.2晶圓尺寸樣品存儲需置于充氮氣的潔凈晶圓盒中，存儲環(huán)境溫度23±3℃、濕度≤30%RH,防止表面污染或氧化。6儀器設(shè)備半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備性能測試方法所涉及的儀器包括表1內(nèi)設(shè)備。3表1半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備性能測試儀器設(shè)備設(shè)備名稱熱波晶圓量測設(shè)備核心測試設(shè)備，配備激光激發(fā)源、紅外探測器及信號處理系二次諧波信號。標(biāo)準厚度晶圓已知精確厚度的參考晶圓(如硅、砷化鎵),用于厚度測量精度校準。標(biāo)準熱導(dǎo)率晶圓已知熱導(dǎo)率的參考晶圓(如SiC),用于熱導(dǎo)率標(biāo)準缺陷晶圓預(yù)置人工缺陷(如刻蝕微孔、裂紋)的晶圓，用于缺陷檢測靈敏度驗證。真空吸附載臺表面平整度≤0.1μm,真空度≥90kPa,用于固定晶圓并確保貼合。實時監(jiān)測溫濕度(±0.5℃/h波動，45%±5%RH)及振動(振幅≤5μm),確保測試條件合規(guī)。7樣品7.1樣品制備樣品需采用SC-1(氨水-過氧化氫混合液)與SC-2(鹽酸-過氧化氫混合液)標(biāo)準清洗工藝去除表面顆粒與有機物，清洗后用去離子水沖洗并通過氮氣吹干或旋轉(zhuǎn)干燥法干燥，避免水漬殘留。若測試對象為沉積薄膜的晶圓，需按制程要求完成薄膜制備(如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積),并對樣品進行唯一性標(biāo)記，包括樣品編號、材質(zhì)、尺寸、制備日期等信息，以便于在測試過程中進行識別和記錄。7.3樣品固定使用真空吸附式載臺固定樣品，載臺表面平整度≤0.1μm,真空度≥90kPa,確保晶圓與載臺緊密貼合。載臺定位系統(tǒng)需滿足X/Y軸移動精度≤50μm、旋轉(zhuǎn)角度偏差≤0.1°,并在接觸表面覆蓋聚8測試方法半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備性能測試方法按照表2執(zhí)行。表2半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備性能測試方法測試項目厚度測量精度選取已知標(biāo)準厚度的晶圓，使用半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備進行多次(不少于10次)測量，記錄測量值，計算測量值與標(biāo)準值的偏差和測量結(jié)果的重復(fù)性誤差熱導(dǎo)率測量精度(不少于10次),計算測量值與標(biāo)準值的偏差和測4測試項目掃描速度掃描區(qū)域計算實際掃描速度，與設(shè)備標(biāo)稱掃描速度對比空間分辨率9測試數(shù)據(jù)處理在測試過程中，應(yīng)詳細記錄各項測試參數(shù)、測量數(shù)據(jù)以及實驗條件等信息，包括樣品編號、測根據(jù)不同的測試項目和要求，運用相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式和方法對測量數(shù)據(jù)進行計算和處理，包括對光束質(zhì)量的計算、信號信噪比的計算、缺陷檢測精度的計算等，以獲得準確9.3數(shù)據(jù)校正考慮環(huán)境因素、儀器誤差等因素對測試結(jié)果的影響，對測量數(shù)據(jù)進行必要的校正和補償，包括溫度校正、背景噪聲扣除等，以提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。9.4數(shù)據(jù)分析對處理后的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和趨勢分析，運用圖表、曲線等直觀的方式展示數(shù)據(jù)的特點和變化規(guī)律，評估設(shè)備的性能指標(biāo)是否符合要求，并對測試結(jié)果進行解釋和說明。測試人員應(yīng)具備相關(guān)的專業(yè)知識和技能，熟悉半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備的原理和操作方法，經(jīng)半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備性能測試方法設(shè)備校準應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3半導(dǎo)體熱波晶圓量測設(shè)備性能測試方法設(shè)備校準要求校準周期熱波晶圓量測設(shè)備依據(jù)GB/Z42023.2,使用標(biāo)準厚度/熱導(dǎo)率晶圓驗證12個月標(biāo)準厚度晶圓標(biāo)準熱導(dǎo)率晶圓標(biāo)準缺陷晶圓12個月真空吸附載臺激光干涉儀校準平面度(≤0.1μm);真空表校準壓力(90kPa)6個月溫濕度傳感器按JJF1076校準；振動傳感器按NB/12個月嚴格控制樣品的質(zhì)量和狀態(tài)，確保樣品的制備、存儲和運輸過程符合標(biāo)準要求，避免樣品受到污染、損傷或變形等因素的影響，從而影響測試結(jié)果的準確性。10.4測試過程控制5在測試過程中，應(yīng)嚴格按照本標(biāo)準規(guī)定的測試方法和步驟進行操作，確保測試過程的規(guī)范化和標(biāo)準化。同時，對測試過程中的各項參數(shù)和數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控和記錄，及時發(fā)現(xiàn)和糾正可能出現(xiàn)的建立嚴格的數(shù)據(jù)審核制度，對測試數(shù)據(jù)進行多次審核和驗證，