DB13-T5865-2023晶圓表面顆粒度檢查儀校準方法

ICS17.040.20

CCSA50

13

河北省地方標準

DB13/T5865—2023

晶圓表面顆粒度檢查儀校準方法

2023-10-25發(fā)布2023-11-25實施

河北省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB13/T5865—2023

晶圓表面顆粒度檢查儀校準方法

1范圍

本文件規(guī)定了晶圓表面顆粒度檢查儀的術語和定義、計量特性、校準條件、校準項目、校準方

法、校準結果和復校時間間隔等內容。

本文件適用于晶圓表面顆粒度檢查儀的校準。

當有相應的國家標準、行業(yè)標準或國家計量規(guī)范時，以國家標準、行業(yè)標準或國家計量規(guī)范規(guī)

定的方法為準。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒有規(guī)范性引用文件。

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

顆粒度particlesize

指晶圓片上顆粒的粒徑以及顆粒的分布情況。

4概述

原理

晶圓表面顆粒度檢查儀（wafersurfaceparticlesizeanalyzer）的工作原理是基于光散射原理，當

發(fā)射出的激光束照射到待測樣品上，理想條件下會將激光束全反射，信號由反射光探測器檢測；當

被照射的點有缺陷或者顆粒時，會對入射激光束進行散射。散射信號由散射光探測器檢測并轉換為

電信號并由傳輸線傳到計算機。計算機利用圖像處理技術進行處理，得到樣品表面此點的信息。樣

品臺帶動待測樣品高速旋轉，使激光束在整個樣品表面進行掃描，從而得到晶圓表面的顆粒信息，

原理框圖見圖1。

圖1晶圓表面顆粒度檢查儀工作原理框圖

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結構

晶圓表面顆粒度檢查儀主要由反射光探測器、散射光探測器、激光發(fā)射器、樣品臺和計算機處

理軟件組成。

用途

晶圓表面顆粒度檢查儀的顆粒粒徑測量范圍為：0.15μm≤D≤3μm，主要用于測試半導體材料的

表面缺陷、顆粒粒徑、分布位置等。

5計量特性

外觀及附件

晶圓表面顆粒度檢查儀以及相關附件應無影響計量性能的損傷，儀器初始化及各項功能性檢查

正常。

測量重復性

對同一測量標準進行重復測量時，儀器測量值的相對標準偏差≤5%。

測量相對誤差

對晶圓片式顆粒度標準樣片測量時，儀器測量值與樣片的標準值的相對誤差不大于表1的技術指

標。

表1儀器的技術指標

顆粒粒徑（D）測量相對誤差

0.15μm≤D≤0.5μm±15%

0.5μm＜D≤3μm±10%

注：作為校準，不判斷合格與否，表1中的計量特性技術要求，僅供參考。

6校準條件

環(huán)境條件

6.1.1環(huán)境溫度：23℃±3℃。

6.1.2相對濕度：30%～70%。

6.1.3潔凈度：優(yōu)于ISO6級。

6.1.4周圍無影響儀器正常工作的電磁場、機械振動、無強光（雜散光）干擾。

6.1.5校準過程中對靜電有嚴格的防護措施（如儀器的良好接地、防靜電工作服及手環(huán)使用、樣管

的防靜電存放等），以免損害儀器。

測量標準

6.2.1技術指標

測量標準為晶圓片式顆粒度標準樣片，技術指標見表2。測量標準應經過計量技術機構檢定（或

校準），滿足預期使用要求并在有效期內。

表2測量標準技術指標

顆粒粒徑（D）粒徑的測量不確定度

0.15μmUrel≤5%，k=2

0.2μmUrel≤5%，k=2

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表2測量標準技術指標(續(xù))

顆粒粒徑（D）粒徑的測量不確定度

0.3μmUrel≤5%，k=2

0.5μmUrel≤5%，k=2

1μmUrel≤5%，k=2

3μmUrel≤5%，k=2

6.2.2外形結構

晶圓片式顆粒度標準樣片內有多個特征區(qū)域，每個特征區(qū)域的顆粒粒徑一致，常見外形結構見

圖2。

兩個特征區(qū)域多個特征區(qū)域

0.15μm3.0μm

0.2μm

1.0μm

0.3μm

0.5μm

圖2晶圓片式顆粒度標準樣片的外形結構示意圖

7校準項目和校準方法

校準項目

7.1.1外觀及附件。

7.1.2測量重復性。

7.1.3測量相對誤差。

校準方法

7.2.1外觀及附件

用目測的方法進行檢查，應符合5.1的規(guī)定。

7.2.2校準點的選擇

校準點選擇被校儀器測量粒徑范圍的最大值、最小值和中間任意值。在此基礎上，可以根據用

戶要求增加校準點。儀器校準過程中，填寫晶圓表面顆粒度檢查儀校準記錄表，參考格式見表A.1。

7.2.3測量重復性

將儀器預熱不少于15分鐘，調至樣品測試狀態(tài)。針對同一校準點，測試10次并保存測試數據。

根據貝塞爾公式，計算顆粒粒徑的相對標準偏差，見公式（1）。

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n

()xx2

1i

si1×100%……（1）

xn(1)

式中：

s——重復性,單位：μm；

xi——第i次測量結果，單位：μm；

x——測量結果的平均值，單位：μm；

n——重復測量次數，此處取n=10。

7.2.4測量相對誤差

使用晶圓表面顆粒度檢查儀對同一晶圓片式顆粒度標準樣片的顆粒粒徑，重復性測量10次，平

均值按照公式（2）計算。

10

xi

x=i1………………（2）

10

式中：

——重復性測量10次的平均值，單位：μm；

xi——第i次的測量結果，單位：μm。

儀器測量相對誤差按照公式（3）計算。

xx-

=100%o…………（3）

xo

式中：

xo——標準樣片的標準值，單位：μm。

x——重復性測量10次的平均值，單位：μm。

——測量相對誤差。

8校準結果

校準后，出具校準證書，證書校準結果頁參考格式見表B.1。校準證書至少應包含以下信息：

a)標題：“校準證書”；

b)實驗室名稱和地址；

c)進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；

d)證書的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數的標識；

e)客戶的名稱和地址；

f)被校對象的描述和明確標識；

g)進行校準的日期，如果與校準結果的有效性和應用有關時，應說明被校對象的接收日期；

h)如果與校準結果的有效性應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明；

i)校準所依據的技術規(guī)范的標識，包括名稱及代號；

j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；

k)校準環(huán)境的描述；

l)校準結果及其測量不確定度的說明；

m)對校準規(guī)范的偏離的說明；

n)校準證書簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識；

o)校準結果僅對被校對象有效的說明；

p)未經實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。

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DB13/T5865—2023

9復校時間間隔

根據使用情況，由用戶自行確定校準時間間隔，建議復校時間間隔一般不超過12個月。在實際

使用中，對測試結果有懷疑或維修后應及時校準再使用。

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A

A

附錄A

（資料性）

晶圓表面顆粒度檢查儀校準原始記錄表

A.1晶圓表面顆粒度檢查儀校準記錄表參考格式見表A.1。

表A.1校準原始記錄表

接收日期：證書號

委托方地址

被校/檢測量設備制造商

型號機號編號

校/檢方法依據

名稱型號機號證書號有效日期

所用測量標準

環(huán)境溫

校/檢地點相對濕度

度

其他條

潔凈度

件

校/檢日期校/檢人核驗人結論

一、外觀及工作正常性檢查

項目檢查結果

外觀檢查

工作正常性檢查

樣片標準值

儀器示值

………

平均值

測量相對誤差

測量重復性

測量不確定度

B

B

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附錄B

（資料性）

晶圓表面顆粒度檢查儀校準結果頁

B.1證書校準結果頁參考格式如表B.1。

表B.1證書校準結果頁

外觀及附件

樣片標準值

測量相對誤差

測量重復性

測量不確定度

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C

C

附錄C

（資料性）

測量結果的不確定度評定

C.1校準方法

校準晶圓表面顆粒度檢查儀用的樣片量值通過直接測量法獲得，通過使用晶圓表面顆粒度標準

樣片放入儀器的測試盤上，進行數據測量。實際校準過程中，通過與標準值進行比較來確定儀器測

量結果的相對示值誤差。

C.2晶圓表面顆粒度檢查儀的測量模型

測量結果的相對誤差Δ見公式（C.1）。

yy-

=o100%…………（C.1）

yo

式中：

yo——晶圓片式顆粒度標準樣片的標準值，單位：μm。

y——晶圓表面顆粒度檢查儀重復性測量10次的平均值，單位：μm。

——儀器測量相對誤差。

C.3測量不確定度分量的評定

根據測量模型，將測量不確定度分量分為如下4個方面：

a)晶圓片式顆粒度標準樣片引入的測量不確定度分量u1；

b)測量重復性引入的測量不確定度分量u2；

c)測量過程中，環(huán)境引入的測量不確定度分量u3。

C.4標準測量不確定度評定

以標稱粒徑為0.15μm的晶圓片式顆粒度標準樣片為例，使用晶圓表面顆粒度檢查儀重

復性測量10次，根據該例子進行不確定度分析。

C.4.1晶圓片式顆粒度標準樣片引入的不確定度分量

晶圓片式顆粒度標準樣片引入的標準不確定度分量為。