本文件規(guī)定了半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備性能測試的測試條件、儀器設(shè)備、樣品、測試方法、本文件適用于半導(dǎo)體制造過程中使用的二諧波晶圓檢測設(shè)備的性能測試。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/T2423.1電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)A:低溫GB/T2423.2電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B:高溫GB/T6379.2測量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度(正確度與精密度)第2部分：確定標(biāo)準(zhǔn)測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法GB/T14549電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T24337電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波GB/T34177光刻用石英玻璃晶圓GB/T41853半導(dǎo)體器件微機(jī)電器件晶圓間鍵合強(qiáng)度測量SJ/T11394半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法GB/T24337界定的以及下列術(shù)語和定義適利用二諧波信號對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行檢測的設(shè)備，通過激發(fā)、采集并分析晶圓界面和表面產(chǎn)生的二諧波信號，對晶圓的缺陷進(jìn)行表征和診斷。4原理4.1二次諧波信號強(qiáng)度與空間分布測試原理利用共聚焦拉曼成像顯微鏡，以1064nm激光入射晶圓表面，通過旋轉(zhuǎn)檢偏器記錄反射光的偏振態(tài)及信號強(qiáng)度，生成二維強(qiáng)度分布圖。由于晶圓不同區(qū)域(如氮化鎵晶圓中鎵富集區(qū)域)的材料特性存在差異，其產(chǎn)生的二次諧波信號強(qiáng)度也會不同，從而可通過信號強(qiáng)度差異定位缺陷。4.2非線性光譜分析原理工2調(diào)諧基頻光波長(800-1200nm),采集二次諧波信號并繪制光譜曲線?；诓牧系姆蔷€性光學(xué)特性，不同的缺陷類型及能級結(jié)構(gòu)會使二次諧波信號的特征峰位置和強(qiáng)度出現(xiàn)差異，通過對這些特采用飛秒激光器激發(fā)晶圓，配合時(shí)間分辨技術(shù)記錄信號衰減曲線。飛秒激光的超短脈沖特性能夠與晶圓界面的物理過程相互作用，通過分析信號衰減曲線可提取界面態(tài)密度等參數(shù)，從而了解界對晶圓施加直流偏壓(500-1500V),測量二次諧波的相位變化。由于電場會對二次諧波信號產(chǎn)生影響，通過相位變化可提取平帶電壓等電學(xué)參數(shù)，這涉及到電-光效應(yīng)。以此來驗(yàn)證設(shè)備的空間分辨率能力。4.6重復(fù)性與準(zhǔn)確性測試原理4.6.1重復(fù)性原理對同一區(qū)域進(jìn)行至少10次重復(fù)測量，計(jì)算信號強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)差越小，說明設(shè)備在重復(fù)將測量值與標(biāo)準(zhǔn)樣品(如已知雜質(zhì)濃度的晶圓)的真值進(jìn)行對比，評估測量值與真值的偏差。4.7環(huán)境適應(yīng)性測試原理分別在GB/T2423.1規(guī)定的低溫條件和GB/T2423.2規(guī)定的高溫條件下，測試設(shè)備的性能波動(dòng)情況。通過考察設(shè)備在不同環(huán)境溫度下的性能表現(xiàn)，評估其環(huán)境適應(yīng)性。5測試條件5.1環(huán)境條件溫度應(yīng)控制在20℃±2℃,濕度應(yīng)保持在40%±10%,并確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境的潔凈度達(dá)到ISOClass55.2電源要求設(shè)備應(yīng)連接到穩(wěn)定可靠的電源，電壓波動(dòng)范圍應(yīng)小于±1%,頻率應(yīng)為50Hz±1Hz,接地電阻應(yīng)小于1Ω。所用樣品應(yīng)為經(jīng)過清洗和預(yù)處理的半導(dǎo)體晶圓，表面無油污、灰塵等雜質(zhì)，晶圓的尺寸應(yīng)符合6儀器設(shè)備半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備性能測試方法所涉及的儀器包a)半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備。對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行3表面，旋轉(zhuǎn)檢偏器記錄反射光偏振態(tài)及信號強(qiáng)度，生成二維強(qiáng)度分布圖。c)飛秒激光器。用于時(shí)間相關(guān)二次諧波(TD-SHG)檢測，激發(fā)晶圓并配合時(shí)間分辨技術(shù)記錄信7樣品7.1樣品制備選取具有代表性的半導(dǎo)體晶圓作為樣品，其材質(zhì)可以是硅、砷化鎵等常見半導(dǎo)體材料，尺寸應(yīng)傷，且經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，如拋光、清洗等，以消除表面的初始缺陷和雜質(zhì)對檢測結(jié)果的影響。7.2樣品標(biāo)記對樣品進(jìn)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將樣品安裝在設(shè)備的樣品臺上，確保其位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定，且與光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直，以保證檢8測試方法半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備性能測試方法按照表1執(zhí)行。表1半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備性能測試方法測試項(xiàng)目二次諧波信號強(qiáng)度與空間分布測試集區(qū)域的信號強(qiáng)度差異可定位缺陷。調(diào)諧基頻光波長(800-1200nm),采集二次諧波信號并繪制光譜曲線，分析時(shí)間相關(guān)二次諧波(TD-SHG)檢測電場感應(yīng)二次諧波(EFISH)測試對晶圓施加直流偏壓(500-1500V),測量二次諧波相位變等電學(xué)參數(shù)?？臻g分辨率測試使用微納結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)晶圓(如0.1Hm光柵),掃描對同一區(qū)域進(jìn)行至少10次重復(fù)測量，計(jì)算信號強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(重復(fù)性);在GB/T2423.1規(guī)定的低溫條件下，測試設(shè)備性能波動(dòng)；在GB/T2423.2規(guī)定的低溫條件下，測試設(shè)備性能波動(dòng)9測試數(shù)據(jù)處理9.1數(shù)據(jù)記錄4在測試過程中，應(yīng)詳細(xì)記錄各項(xiàng)測試參數(shù)、測量數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)條件等信息，包括樣品編號、測試項(xiàng)目、測試方法、儀器設(shè)備的型號和參數(shù)、測量數(shù)據(jù)的原始記錄等，確保數(shù)據(jù)的完整性和可追溯9.2數(shù)據(jù)計(jì)算根據(jù)不同的測試項(xiàng)目和要求，運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式和方法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，包括對光束質(zhì)量的計(jì)算、信號信噪比的計(jì)算、缺陷檢測精度的計(jì)算等，以獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果。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(jìn)行必要的校正和補(bǔ)償，包括溫度校正、背景噪聲扣除等，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和趨勢分析，運(yùn)用圖表、曲線等直觀的方式展示數(shù)據(jù)的特點(diǎn)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(jìn)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)體二諧波晶圓檢測設(shè)備的原理和操作方法，半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備性能測試方法設(shè)備校準(zhǔn)應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備性能測試方法設(shè)備校準(zhǔn)要求校準(zhǔn)周期半導(dǎo)體二諧波晶圓檢測設(shè)備部件進(jìn)行功能驗(yàn)證與參數(shù)標(biāo)定1.每次測試前顯微鏡1.激光波長校準(zhǔn)：使用波長計(jì)測量1064πm激光波長偏差3.成像分辨率校準(zhǔn)：掃描標(biāo)準(zhǔn)微納結(jié)構(gòu)樣品1.每次測試前(激光波長、偏振模塊)(光學(xué)系統(tǒng)整體性能)飛秒激光器1.脈沖寬度校準(zhǔn)：使用自相關(guān)儀測量激光脈沖寬度1.每次測試前(脈沖寬度、重復(fù)頻率)(能量穩(wěn)定性)10.3樣品管理嚴(yán)格控制樣品的質(zhì)量和狀態(tài)，確保樣品的制備、存儲和運(yùn)輸過程符合標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確性。10.4測試過程控制在測試過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法和步驟進(jìn)行操作，確保測試過程的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，對測試過程中的各項(xiàng)參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正可能出現(xiàn)的10.5數(shù)據(jù)審核5建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)審核制度，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)