硅片平整度知识介绍

0
Changed Measurement to Partial Sites Active
0.1
0.2
0.3
0.4
SFQD-EPI (um)
0.5
Post 11/17/05 shipment
Pre 11/17/05 shipment
Active 0.24um
0.6
Inactive 0.17um
0.7
Changing to Partial Sites Active Increased SFQD on a sample of Epi wafers
STIR(Site Total Indicator Reading)
定义：STIRi = | ai |+ | bi | i=1,2,3,4,...,n ( SEMI标准中为SFLR ) 说明： 1.参考平面G i通过每一单元块的中心且平行于wafer上表面的拟合平面bf G； 2.G为距单元块上每一点截距最小的平面； 3.STIR max= Max( STIR1, STIR2,..., STIR n)；
SPEC. MAX
MEAN
Box #
881618 1002012 1002607 1002920 1006533 1006898 1007177 1012672 1017680 1018841 1029892 1031945 1033130 1005994 1033882 1097393 1098118 1101272 1101701 1101877 1101977 1102109 1211559 1212044 1251255 1253532 1257868 1262722 1263180 1263306 1264530 1264754 1272394 1292925 1298844 1299867 1301689
Reference Plane and Area
Reference Plane and Area
Ideal(全面)
3Point(全面)
参考平面的設定 (bf or 3pt) 又称理想平面
3Point
(最小二乗法) bf Least Squares (全面)
Parameter
Parameter
Parameter
Parameter
Front
Reference Surface
Reference Plane and Area
Least Squares (site)
Least Squares (全面) (bf)
Parameter
Parameter
Back
Reference Plane and Area
Ideal(全面)
STIR/L- Site(Site Total Indicator Reading)
定义：STIRi /L= | ai |+ | bi | i=1,2,3,4,...,n ( SEMI标准中为SFQR ) 说明： 1.参考平面bf G i为距单元块上每一点截距最小的平面； 2. STIRi /L max= Max(STIR1 /L , STIR2 /L ,..., STIRn /L )；
Data Point 8,664 22,134 40,000
290,000
局部平整度测量边缘问题
Partials Inactive Site Setup
局部平整度测量边缘问题
Partials Active Site Setup
• Green lines indicates partial sites.
Warp
定义：Warp=| a | + | b |
说明： 1.参考平面M为距曲面Median plane 所有点截距之和最小的平面； 2.不考虑重力影响；
Bow
定义：Bow=1/2 * ( b -f )
说明：
1.参考平面 W 以Wafer上三点确定，此三点组成一等边三角形
2.凸的Wafer Bow值为正，凹的Wafer Bow值为负；
S23
S25
OK
EPI
Not Proc
3.030 2.868 3.065
异常与TTV相关
TIR
Best Fit
1.943 2.443
2.363 1.600 1.793
1.801
Leabharlann Baidu
SFPD
Best Fit
-0.271
-0.241
Bow
Best Fit
- 0.73
-20.61
+0.314 -0.292 -0.297
SEMI Standard
Global Flatness
FQA ( Flatness Quality Area )
Measurement Method
Site Flatness
Site Size and Array
Back
Reference Surface
Front
参考面的选取 (表面 or 背面)
1次擦片后
2次一次/牺牲氧化后
3次SIN后
2.5 2
1.5 1
0.5 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 0
结论：数值差异不大 平整度有增大的趋势
聚焦异常Flatness Values测量
TTV
S1 Defocus 5.620
S2 Defocus 6.955
S3 Defocus 5.233
硅片平整度知识讨论
IQC 2006-4-20
硅片平整度知识讨论
主要内容如下：
1、硅片平整度定义； 2、硅片平整度测量； 3、硅片平整度规范 4、硅片使用中异常举例
平整度SEMI 标准 关键字注释
习惯用语 TTV TIR STIR
LTV
FPD
SEMI 标准用语 新SEMI 标准 关键字注释
GBIR GFLR
-17.00 + 0.51 -17.82
-0.224
---
Warp
Best Fit
6.16 42.14
35.77 7.31 38.35
---
聚焦异常Flatness Values测量
SFQD
Site Best Fit
Current
S1 Defocus -0.271
S2 Defocus -0.241
TIR(Total Indicator Reading )
定义：TIR = |a| + |b| ( SEMI标准中为GFLR ) 说明： 1.参考平面(bf) G为距上表面所有点截距之和最小的平面；
FPD(Focal Plane Deviation)
定义：FPD =± Max ( |a| , |b| ) ( SEMI标准中为GFLD ) 说明： 1. 如果|a| > |b| ，则FPD取正值；反之取负值； 2.参考平面G (bf)为距Wafer上表面所有点截距之和最小的平面；
Parameter
Range
Range
Deviation
Range
Deviation
Range
Deviation
Range
Deviation
Range
Deviation
Range
Deviation
Semi用语 GBIR 現行
习惯用语 TTV
GF3R
TIR
GF3D
FPD
GFLR
TIR NTV
GFLD
FPD
S3 Defocus +0.314
S23
-0.292
S25
-0.297
OK
EPI
Not Proc
-0.224
SBID
Back Ref
-1.311 -1.649 -1.502 -0.757 -1.043
-0.565
SFLD
Front Ref Best Fit
-0.940 -1.204 -1.151 -0.951 -0.940
0.8
两种方式测量结果差异举例--- SFQD Trend
0.9
平整度SEMI 标准
SEMI STANDARD FOR 150mm (SEMI M1 AND M11)
ITEMS
TTV(GBIR) TIR(GFLR) SFQD
BOW WARP
POLISHED WAFER
EPITAXIAL WAFER
Ring Spacing
b
Wafer
t
a
c
t=a-b-c
ADE9300 ADE9600 ADE9850
Nikon
Ring Spacing Sampling
3.81mm 400point/ring
1.9mm
400point/ring
0.95mm 400point/ring
X-Y Resolution
0.33mm/pixel
1.0um Design Rule 0.35um Design Rule Twin-Tub CMOS Twin-Tub CMOS
10um
--
--
0.35um Design Rule DRAM
5um
--
--
--
3um
-60um
<=0.5um 18x18mm --
<=0.23um 22x22mm --
<=0.35um 22x22mm --
SFPD/L-Site
定义：SFPD i /L= ± Max( | ai |, | bi | ) i=1,2,3,4,...,n ( SEMI标准中为SFQD ) 说明： 1.| a | > | b | ,取正值； | a | < | b | ,取负值； 2.参考平面bf L i为距单元块上每一点截距最小的平面； 3. SFPD /L max= Max(SFPD 1 /L, SFPD 2 /L,..., SFPD n /L)
SF3R SF3D SFLR SFLD
S-TIR
S-FPD
S-TIR
S-FPD
Front Ref. Center Focus
3point
Best Fit
SFQR SFQD
S-TIR
S-FPD
Site Best Fit
SBIR SBID
LTV
S-FPD
Back Ref. Center Focus
Flatness Tools Principle : Capacitance sensor (ADE)
60um
--
--
--
常用硅片STIR数值举例
STIR
P15-25各硅片厂家STIR数据分布对比
1.4
1.2
1
MAX
0.8
MEAN
0.6
MIN
0.4
0.2
0
A
B
C
有研
厂家
上图为各厂家STIR均值中的MAX、MEAN、MIN比较
工艺过程硅片平整度变化
擦片后、一次/牺牲氧化（900C）后、SIN（700C）后采用 光刻PENKIB1设备进行平整度测量，每片的平整度三次测量
-0.744
SF3D
Front Ref 3 Point
-0.966 -1.262 -1.184 -1.012 -1.035
-0.730
defocus does not correspond to site flatness, such as SFQD, SBID, SFLD, and SF3D.
Global flatness back ideal range Global flatness front least-squares range
SFQR
Site flatness front least-squares range
SBIR
Site flatness back ideal range
SFPD/G-Site
定义：SFPD i/G = ± Max( | ai |, | bi | ) i=1,2,3,4,...,n ( SEMI标准中为SFLD ) 说明： 1.| a | > | b | ,取正值； | a | < | b | ,取负值； 2.参考平面G i通过每一单元块的中心且平行于wafer上表面的拟合平面bf G； 3. SFPD /G max= Max(SFPD 1/G , SFPD 2/G ,..., SFPD n/G )
120°
3mm 120°
LTV(Local Thickness Variation)
定义：LTVi = ai – bi i=1,2,3,4,...,n( SEMI标准中为SBIR ) 说明： 1.参考平面B为Wafer背面； 2.LTV max= Max( LTV1, LTV2,...,LTVn)
GFLD GF3D
Global flatness front least-squares deviation Global flatness front 3 point deviation
TTV(Total Thickness Variation)
定义：TTV = a – b ( SEMI标准中为GBIR ) 说明： 1.参考平面 B为Wafer背面