摘要

本文針對(duì)碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)量設(shè)備，詳細(xì)探討其日常維護(hù)要點(diǎn)與故障排查方法，旨在通過科學(xué)的維護(hù)管理和高效的故障處理，保障測(cè)量設(shè)備的穩(wěn)定性與測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低設(shè)備故障率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，為碳化硅襯底生產(chǎn)與研發(fā)提供可靠的測(cè)量保障。

引言

在碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，精確測(cè)量襯底 TTV 厚度對(duì)把控產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化生產(chǎn)工藝至關(guān)重要。而測(cè)量設(shè)備的性能直接影響測(cè)量結(jié)果的可靠性，日常維護(hù)與故障排查是確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著多種先進(jìn)測(cè)量設(shè)備在碳化硅襯底 TTV 測(cè)量中的應(yīng)用，掌握其維護(hù)與故障處理方法成為行業(yè)亟待解決的問題。

測(cè)量設(shè)備的日常維護(hù)

光學(xué)測(cè)量設(shè)備

光學(xué)測(cè)量設(shè)備如白光干涉儀，光學(xué)元件的清潔與校準(zhǔn)是維護(hù)重點(diǎn)。日常需定期使用專用無塵布和光學(xué)清潔劑擦拭鏡頭、反光鏡等元件，防止灰塵、污漬影響光路傳輸和成像質(zhì)量。每月進(jìn)行一次光源強(qiáng)度校準(zhǔn)，確保測(cè)量光信號(hào)的穩(wěn)定性；每季度對(duì)干涉條紋采集系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，要保持設(shè)備工作環(huán)境的溫濕度穩(wěn)定，避免因環(huán)境變化導(dǎo)致光學(xué)元件變形或性能波動(dòng)。

原子力顯微鏡設(shè)備

原子力顯微鏡（AFM）對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)苛，需在恒溫、恒濕、低振動(dòng)的環(huán)境中使用。日常維護(hù)時(shí)，要重點(diǎn)檢查設(shè)備的防震系統(tǒng)，確保其減震效果良好；定期更換濕度控制裝置中的干燥劑，維持工作環(huán)境濕度穩(wěn)定。探針作為 AFM 的關(guān)鍵部件，每次使用后需進(jìn)行清潔檢查，若發(fā)現(xiàn)磨損或污染應(yīng)及時(shí)更換。此外，還需對(duì)掃描控制系統(tǒng)的電路和機(jī)械傳動(dòng)部件進(jìn)行定期潤(rùn)滑與檢測(cè)，防止因部件老化影響測(cè)量精度。

X 射線衍射測(cè)量設(shè)備

X 射線衍射（XRD）設(shè)備的維護(hù)主要圍繞 X 射線源、探測(cè)器和樣品臺(tái)展開。X 射線源的高壓系統(tǒng)需定期檢查絕緣性能，防止漏電風(fēng)險(xiǎn)；根據(jù)使用時(shí)長(zhǎng)及時(shí)更換 X 射線管，保證射線強(qiáng)度穩(wěn)定。探測(cè)器要避免受到碰撞和強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，定期進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)。樣品臺(tái)需保持清潔，防止樣品碎屑?xì)埩粲绊憸y(cè)量定位精度，同時(shí)對(duì)樣品臺(tái)的旋轉(zhuǎn)、平移機(jī)構(gòu)進(jìn)行潤(rùn)滑保養(yǎng)，確保其運(yùn)動(dòng)順暢。

常見故障排查

測(cè)量數(shù)據(jù)異常

當(dāng)出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)偏差大或不穩(wěn)定的情況時(shí)，對(duì)于光學(xué)測(cè)量設(shè)備，首先檢查光學(xué)元件是否清潔，光路是否對(duì)準(zhǔn)；若元件正常，則需排查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否存在軟件故障或硬件損壞。對(duì)于 AFM，要檢查探針狀態(tài)、掃描參數(shù)設(shè)置是否正確，以及環(huán)境因素是否影響測(cè)量；若均無問題，需進(jìn)一步檢測(cè)掃描控制系統(tǒng)的電路信號(hào)。XRD 設(shè)備出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)檢查 X 射線源強(qiáng)度、探測(cè)器工作狀態(tài)以及樣品臺(tái)定位精度，逐一排查故障點(diǎn)。

設(shè)備運(yùn)行故障

若設(shè)備無法正常啟動(dòng)，對(duì)于光學(xué)設(shè)備和 AFM，先檢查電源供應(yīng)是否正常，各部件連接是否松動(dòng)；若電源和連接無誤，再檢查控制電路和主板是否存在故障。XRD 設(shè)備啟動(dòng)異常時(shí)，除檢查電源和電路外，還需重點(diǎn)排查 X 射線源的高壓系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，如高壓電源損壞、X 射線管漏氣等問題。設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)異響或振動(dòng)過大，需檢查機(jī)械傳動(dòng)部件是否磨損、松動(dòng)，及時(shí)進(jìn)行維修或更換。

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?，可精?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，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(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。