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1、晶圆测试系统校准规范编制说明中国船舶集团有限公司第七。九研究所2023年6月晶圆测试系统校准规范编制说明一、任务来源及计划要求任务来源于鄂市监量函202260号”省市场监管局办公室关于印发2022年度地方计量规范制修订计划的通知”。根据该计划，晶圆测试系统校准规范应于2023年10月15日前完成报批稿的编制工作。二、编制过程（一）编制原则晶圆测试系统校准规范适用于晶圆测试系统的校准，该规范以晶圆测试系统校准装置为计量标准器，通过对晶圆测试系统的校准实现晶圆测试系统关键参数量值的溯源与传递，对科研生产质量起着重要的作用。为了保证晶圆测试系统进行晶圆测试时结果的准确性，校准过程中就必须要遵守相应的
2、计量技术规范。本规范按照JJFl071国家计量校准规范编写规则的规定编写。本规范的编制充分考虑了行业内现有晶圆测试系统的使用与分布状况，以保证规范满足现有晶圆测试系统的溯源要求。本单位通过认真分析晶圆测试系统的结构组成、原理以及技术指标，提出了晶圆测试系统的校准方法。本规范按照晶圆测试系统的组成，分别编写电压输出单元、电流输出单元、电压测量单元、电流测量单元、位移测量单元等校准项目的校准方法。（二）起草工作分工起草工作具体分工如下表所示：起草人单位起草人职称承担的起草工作中国船舶集团有限公司第七。九研究所薄涛工程师校准规范编写；试验报告编写；测量不确定度评定报告编写；编制说明编写张骋工程师校准
3、方法研究，测量不确定度评定报告编写刘倩高级工程师校准方法研究王帝研究员试验方法研究（三）征求意见情况2023年4月，标准起草小组将晶圆测试系统校准规范函询中国船舶集团有限公司第七一七研究所计量检测中心、湖北航天技术研究院计量测试技术研究所、中国船舶集团有限公司第七二二研究所计量检测中心、中国船舶集团有限公司第七一。研究所（国防弱磁一级站）、湖北江城实验室、武汉精测电子、武汉嘉仪通科技有限公司、湖北省质标所、湖北省计量测试技术研究院、中国船舶集团有限公司第七一九研究所质量安全环保部、武汉航空仪表有限责任公司质量管理部、华中科技大学机械学院、华中科技大学集成电路学院、武汉大学工业科学研究院、中国地
4、质大学自动化学院、襄阳航泰动力机器厂、中国兵器工业集团江山重工研究院有限公司计量检测中心等17家相关单位。截止2023年5月，已收到全部17家单位的反馈意见，其中湖北航天技术研究院计量测试技术研究所、中国船舶集团有限公司第七二二研究所计量检测中心、中国船舶集团有限公司第七一O研究所（国防弱磁一级站）、湖北江城实验室、武汉精测电子、武汉嘉仪通科技有限公司、湖北省质标所、武汉航空仪表有限责任公司质量管理部、华中科技大学机械学院、华中科技大学集成电路学院、武汉大学工业科学研究院、襄阳航泰动力机器厂、中国兵器工业集团江山重工研究院有限公司计量检测中心等13家单位无异议，其余4家单位共提出9条意见，共采
5、纳7条意见，重大意见不采纳的已与意见提供单位沟通取得一致意见。标准起草小组根据意见对校准规范进行了修改和完善，并经过内部评审，形成了该征求意见汇总处理表。（四）编制阶段工作情况整个校准规范的编制过程是：2022年11月至12月，组建标准起草小组，形成了校准规范的草案；2023年1月至2月，依据规范草案对典型的APX2000XT型晶圆测试系统测试系统进行了测量不确定度评定和试验验证工作，并修改完善规范草案，形成了征求意见稿；2022年3月至4月，对外广泛征求了意见，标准起草小组对反馈意见进行处理，形成了送审稿。2023年4月至5月，对外广泛征求了意见，同时通过公共网站向社会公示技术规范验证数据，
6、并收集社会公众意见建议，公示时间不少于1个月，标准起草小组对反馈意见进行处理，形成了送审稿；2023年月至月，公示结束后，将相关技术规范（送审稿）及编制说明、试验报告、不确定度评定报告送本行业专家预评价，专家出具了技术规范科学性、可行性的评价意见；2023年月，向省市场监督局报送省地方计量规范报批表、报批稿以及编制说明、试验报告、不确定度评定报告、向社会公示技术规范验证数据情况、专家审查表（预评价）等相关材料。三、计量技术规范主要技术内容说明本规范的主要技术内容说明如下：1、校准条件本规范所适用的对象为晶圆测试系统，晶圆测试系统在使用过程中对环境温湿度、电磁干扰、静电防护等都有相关要求，根据晶
7、圆测试系统使用环境要求，规定了环境条件为：a）环境温度：222；b）相对湿度：30%75%；C）供电电源：交流电压（22022）V,频率（50l）Hz;d）防静电等级：抗静电级e）其它要求：现场无影响测量设备正常工作的机械振动和电磁干扰。及校准用设备。根据通用集成电路测试系统的技术指标确定本规范中所使用的校准用设备的技术指标为：1）直流电源a）直流电压输出范围：OV30V；b）直流电压输出最大允许误差：0.2%X测量值+1mV；c）直流电流输出范围：OA2A；d）直流电流输出最大允许误差：0.2%X测量值+1UA。2）数字多用表a）直流电压测量范围：OV30V；b）直流电压测量最大允许误差：0
8、.2%X测量值+1mV；c）直流电流测量范围：OA2A；d）直流电流测量最大允许误差：0.2%X测量值+1UA。3）激光干涉仪a）测量范围：Omm310mm；b）最大允许误差：0.5Umo2、校准项目和校准方法根据通用晶圆测试系统的关键核心参数，确定了本规范中被校准对象的5个的计量特性参数及校准方法：电压输出、电流输出、电压测量、电流测量、位移。四、验证试验情况本规范编制过程中，对规范中的校准项目包括电压输出单元、电流输出单元、电压测量单元、电流测量单元、位移测量单元，进行了全面的验证试验，并形成了测量不确定度评定报告及试验报告。经验证本规范的计量特性要求、校准条件、校准方法科学合理，试验结果
9、符合预期。五、与国内外相关计量技术规范的对比分析对于晶圆测试系统校准，目前国内外尚无该方面的计量技术规范。在微电子计量方面现有的计量技术规范主要为各类集成电路测试系统的校准规范/检定规程，这类计量技术规范的计量对象是集成电路测试系统，无法完全用于对晶圆测试系统的计量。针对集成电路测试系统的计量技术规范有JJG（军工）34-2014SOC集成电路测试系统检定规程、JG1015-2006通用数字集成电路测试系统检定规程该类规范应用于对集成电路测试系统的校准测试。虽然该类规范校准内容全面，但并不适用于晶圆测试系统的校准。六、项目说明6.1 使用晶圆测试系统校准装置完成集成电路测试系统校准的特点校准晶
10、圆测试系统时，选用不确定度等级优于晶圆测试系统的晶圆测试系统校准装置，由于晶圆测试系统校准装置提供的标准值是准确、可靠的，当晶圆测试系统测量得到的值与标准值不一致，而且偏离到其不确定度区间之外时，就可以认定该测试系统存在问题，并采取措施加以修正。晶圆测试系统校准方法具有如下特点：第一，校准方法更具实用性：由于在校准时，使用了校准接口板，有效的的评估了探针卡、连接线缆等器件对测量结果的影响，提高了测量结果的准确性与可信度。第三，适用于现场校准：晶圆测试系统体积庞大，通常只能在所在的测试实验室完成校准。晶圆测试系统校准装置体积小、便于运输，可避免运输过程中准确度的降低，更适用于现场校准的需求。可见
11、，晶圆测试系统校准装置在晶圆测试系统的校准中有着不可替代的重要作用，具有多方面的优势。6.2 温湿度范围选定原则本规范对环境温度的规定为：20C24C,对相对湿度的规定为：30%75%,该规定主要参考数字集成电路测试时的环境温湿度规定，本规范模拟集成电路测试的场景进行校准，测量数字集成电路使用的主要规范包括：GB/T17574-1998半导体器件集成电路第2部分：数字集成电路、GJB548B-2005微电子器件试验方法和程序，GB/T17574对温度的规定为推荐值25,没有规定湿度要求，GJB548B对于电测试环境温度要求为20C28C,没有规定湿度要求，JJF1305-2011线位移传感器校
12、准规范对环境温度的规定为：2024,对相对湿度的规定为：75%。本规范综合上述规范要求，结合实际测试经验，选定环境温度20C24C,相对湿度30%75%的范围要求。6.3 校准参数选定原则本规范选取了晶圆测试系统最常见的参数包括：输出电压、输出电流、电压测量、电流测量等。此外，针对高低温探针台还有温度等参数。本规范选定参数的主要依据是参数的覆盖面，即常用晶圆测试系统一般都具有这5项参数的特性，其余参数均为特定晶圆测试系统所对应，并不具有普遍性。因此目前的晶圆测试系统校准装置，以及本规范均选定的是这5项参数。七、实施计量技术规范的措施及建议晶圆测试系统型号数量众多，然而结构组成、原理以及技术指标具有相似性，本校准规范提出了晶圆测试系统的通用校准方法。建议各晶圆测试系统的生产单位、使用单位及相关计量技术机构按照本规范开展晶圆测试系统校准工作。八、参考资料JJF1638-2017多功能校准源校准规范JJF1587-2016数字多用表校准规范JJF1305-2011线性位移传感器校准规范JJG341-1994光栅线位移测量装置JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示
