引言
碳化硅襯底 TTV(總厚度變化)厚度是衡量其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo),直接影響半導(dǎo)體器件性能。合理選擇測量儀器對(duì)準(zhǔn)確獲取 TTV 數(shù)據(jù)至關(guān)重要,不同應(yīng)用場景對(duì)測量儀器的要求存在差異,深入分析選型要點(diǎn)與應(yīng)用適配性,有助于提升測量效率與質(zhì)量。
選型指南
測量精度與分辨率
碳化硅襯底 TTV 厚度通常在微米級(jí)甚至亞微米級(jí),測量儀器的精度和分辨率需與之匹配。光學(xué)干涉類儀器,如白光干涉儀,憑借其納米級(jí)的測量精度,能精準(zhǔn)捕捉襯底表面細(xì)微高度變化,適用于對(duì) TTV 精度要求極高的場景 。激光掃描類儀器,部分型號(hào)可實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)分辨率,在滿足多數(shù)常規(guī)生產(chǎn)檢測需求的同時(shí),還具備較高的測量速度 。在選型時(shí),需根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì) TTV 的公差要求,選擇對(duì)應(yīng)精度與分辨率的儀器,避免因精度不足影響產(chǎn)品質(zhì)量,或因過度追求高精度導(dǎo)致成本浪費(fèi) 。
測量速度與效率
對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)場景,測量速度直接影響生產(chǎn)節(jié)拍。接觸式測量儀器,如探針式厚度測量儀,雖測量精度較高,但需逐點(diǎn)測量,耗時(shí)較長,不適用于批量快速檢測 。非接觸式測量儀器,如激光掃描共聚焦顯微鏡,可通過快速掃描獲取大面積襯底表面數(shù)據(jù),大幅提升測量效率 。在實(shí)際選型中,應(yīng)綜合考量生產(chǎn)規(guī)模與檢測周期,選擇能滿足測量效率要求的儀器,以保障生產(chǎn)線的流暢運(yùn)行 。
儀器穩(wěn)定性與耐用性
碳化硅襯底生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜,可能存在高溫、粉塵等因素,對(duì)測量儀器的穩(wěn)定性與耐用性提出挑戰(zhàn) 。選型時(shí)需關(guān)注儀器的防護(hù)等級(jí)、抗干擾能力以及關(guān)鍵部件的使用壽命 。例如,具備防塵、防潮設(shè)計(jì)的儀器,能在惡劣生產(chǎn)環(huán)境中保持穩(wěn)定運(yùn)行;采用模塊化設(shè)計(jì)的儀器,便于關(guān)鍵部件的更換與維護(hù),延長儀器使用壽命 。
應(yīng)用場景分析
研發(fā)實(shí)驗(yàn)室場景
在碳化硅襯底研發(fā)階段,需要對(duì)新型材料和工藝進(jìn)行深入研究,對(duì) TTV 厚度測量的精度和數(shù)據(jù)完整性要求極高 。白光干涉儀、原子力顯微鏡等高精度儀器成為首選 。白光干涉儀可快速獲取襯底表面三維形貌數(shù)據(jù),原子力顯微鏡則能在納米尺度下對(duì)襯底表面進(jìn)行精確測量,幫助研究人員深入分析襯底微觀結(jié)構(gòu)與 TTV 之間的關(guān)系,為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持 。
晶圓制造生產(chǎn)線場景
晶圓制造生產(chǎn)線對(duì) TTV 厚度測量的效率和穩(wěn)定性要求突出 。激光掃描類儀器,如激光輪廓儀,憑借快速掃描、非接觸測量的特點(diǎn),能實(shí)現(xiàn)對(duì)碳化硅襯底的在線快速檢測 。其可在短時(shí)間內(nèi)完成整片襯底的 TTV 測量,并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋至生產(chǎn)控制系統(tǒng),便于及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù),保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性 。
質(zhì)量檢測與認(rèn)證場景
質(zhì)量檢測與認(rèn)證機(jī)構(gòu)需確保測量結(jié)果的權(quán)威性和可靠性 。選用經(jīng)過校準(zhǔn)且具備高精度、高重復(fù)性的測量儀器至關(guān)重要 。如高精度的光學(xué)輪廓儀,不僅能滿足嚴(yán)格的測量精度要求,還具備完善的溯源體系和數(shù)據(jù)管理功能,可生成符合標(biāo)準(zhǔn)的檢測報(bào)告,為產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證提供有力依據(jù) 。
高通量晶圓測厚系統(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)厚度測量結(jié)果不一致的痛點(diǎn),經(jīng)不同時(shí)段測量驗(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?,可精?zhǔn)探測強(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量;?
通過偏振效應(yīng)補(bǔ)償,增強(qiáng)低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比;

(以上為新啟航實(shí)測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果)
支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測量,覆蓋μm級(jí)到數(shù)百μm級(jí)厚度范圍,還可測量薄至4μm、精度達(dá)1nm的薄膜。

(以上為新啟航實(shí)測樣品數(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)測量穩(wěn)定性。

(以上為新啟航實(shí)測樣品數(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,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,滿足產(chǎn)線自動(dòng)化測量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活,適配2-12英寸方片和圓片測量。
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