摘要

本文圍繞便攜式碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)量設(shè)備，深入分析其測(cè)量精度、速度、便攜性等性能指標(biāo)，并結(jié)合半導(dǎo)體生產(chǎn)車(chē)間、科研實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等場(chǎng)景，探討設(shè)備的適用性，旨在為行業(yè)選擇合適的測(cè)量設(shè)備提供參考依據(jù)。

引言

隨著碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)碳化硅襯底晶圓總厚度變化（TTV）的精確測(cè)量需求日益增長(zhǎng)。傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備多為大型臺(tái)式儀器，存在使用場(chǎng)景受限、無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)需求等問(wèn)題。便攜式碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)量設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，其性能優(yōu)劣及適用場(chǎng)景成為行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)。研究該設(shè)備的性能與適用場(chǎng)景，有助于推動(dòng)碳化硅襯底質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，提高生產(chǎn)與研發(fā)效率。

便攜式測(cè)量設(shè)備的性能分析

測(cè)量精度

便攜式碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)量設(shè)備通常采用高精度傳感器與優(yōu)化的測(cè)量算法，以保障測(cè)量準(zhǔn)確性。部分設(shè)備采用微型化的光學(xué)干涉?zhèn)鞲衅?，能夠在便攜式的結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)微米級(jí)甚至亞微米級(jí)的測(cè)量精度 ，可滿(mǎn)足多數(shù)生產(chǎn)場(chǎng)景對(duì) TTV 測(cè)量精度的要求。然而，受設(shè)備體積與成本限制，其測(cè)量精度與大型專(zhuān)業(yè)設(shè)備相比仍存在一定差距，在對(duì)精度要求極高的超精密測(cè)量場(chǎng)景中應(yīng)用受限。

測(cè)量速度

為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，便攜式設(shè)備在測(cè)量速度上進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)集成高效的數(shù)據(jù)處理芯片與快速算法，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成碳化硅襯底的 TTV 測(cè)量。一些便攜式設(shè)備可在數(shù)十秒內(nèi)完成單次測(cè)量，相比傳統(tǒng)大型設(shè)備，大幅縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了檢測(cè)效率 ，尤其適用于生產(chǎn)線(xiàn)上的快速抽檢環(huán)節(jié)。

便攜性與操作便捷性

便攜性是此類(lèi)設(shè)備的核心優(yōu)勢(shì)。其設(shè)計(jì)緊湊、體積小巧，重量通?？刂圃趲浊Э艘?xún)?nèi)，便于攜帶與移動(dòng)。同時(shí)，設(shè)備操作界面簡(jiǎn)潔直觀，采用觸摸屏或簡(jiǎn)易按鍵控制，無(wú)需復(fù)雜的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，操作人員即可快速上手使用 。此外，設(shè)備多配備可充電電池，支持離線(xiàn)測(cè)量，進(jìn)一步增強(qiáng)了其在不同場(chǎng)景下的適用性。

適用場(chǎng)景分析

半導(dǎo)體生產(chǎn)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

在半導(dǎo)體生產(chǎn)車(chē)間，需要對(duì)碳化硅襯底進(jìn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控。便攜式測(cè)量設(shè)備可隨時(shí)移動(dòng)至生產(chǎn)線(xiàn)旁，對(duì)剛加工完成的襯底進(jìn)行 TTV 測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，避免不合格產(chǎn)品進(jìn)入下一道工序 。其快速測(cè)量特性有助于縮短檢測(cè)周期，提高生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足大規(guī)模生產(chǎn)的質(zhì)量檢測(cè)需求。

科研實(shí)驗(yàn)室多場(chǎng)景應(yīng)用

科研實(shí)驗(yàn)室常需在不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)碳化硅襯底進(jìn)行測(cè)量。便攜式設(shè)備不受固定場(chǎng)地限制，可靈活應(yīng)用于晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)、工藝研發(fā)實(shí)驗(yàn)等場(chǎng)景，方便研究人員隨時(shí)獲取襯底 TTV 數(shù)據(jù)，為科研工作提供及時(shí)的數(shù)據(jù)支持 。此外，其相對(duì)較低的成本也適合科研實(shí)驗(yàn)室在預(yù)算有限的情況下開(kāi)展多樣化測(cè)量研究。

現(xiàn)場(chǎng)故障診斷與應(yīng)急檢測(cè)

當(dāng)碳化硅生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障或工藝異常時(shí)，需要對(duì)相關(guān)襯底進(jìn)行緊急檢測(cè)。便攜式測(cè)量設(shè)備能夠快速抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)疑似問(wèn)題的襯底進(jìn)行 TTV 測(cè)量，輔助技術(shù)人員分析故障原因，制定解決方案，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間和生產(chǎn)損失 。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)運(yùn)用第三代掃頻OCT技術(shù)，精準(zhǔn)攻克晶圓/晶片厚度TTV重復(fù)精度不穩(wěn)定難題，重復(fù)精度達(dá)3nm以下。針對(duì)行業(yè)厚度測(cè)量結(jié)果不一致的痛點(diǎn)，經(jīng)不同時(shí)段測(cè)量驗(yàn)證，保障再現(xiàn)精度可靠。?

我們的數(shù)據(jù)和WAFERSIGHT2的數(shù)據(jù)測(cè)量對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了真值的再現(xiàn)性：

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

該系統(tǒng)基于第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相較傳統(tǒng)雙探頭對(duì)射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測(cè)量。其創(chuàng)新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重?fù)絇型硅，到碳化硅、藍(lán)寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對(duì)重?fù)叫凸瑁删珳?zhǔn)探測(cè)強(qiáng)吸收晶圓前后表面；?

點(diǎn)掃描第三代掃頻激光技術(shù)，有效抵御光譜串?dāng)_，勝任粗糙晶圓表面測(cè)量；?

通過(guò)偏振效應(yīng)補(bǔ)償，增強(qiáng)低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測(cè)量信噪比；

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測(cè)量，覆蓋μm級(jí)到數(shù)百μm級(jí)厚度范圍，還可測(cè)量薄至4μm、精度達(dá)1nm的薄膜。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

此外，可調(diào)諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環(huán)境中抗干擾性強(qiáng)，顯著提升重復(fù)測(cè)量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

系統(tǒng)采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，擺脫傳統(tǒng)SLD光源對(duì)“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的依賴(lài)，憑借卓越抗干擾性實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，還能與EFEM系統(tǒng)集成，滿(mǎn)足產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測(cè)量。