摘要

本文針對(duì)碳化硅襯底 TTV 厚度測量中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常問題，系統(tǒng)分析異常類型與成因，構(gòu)建科學(xué)高效的快速診斷流程，并提出針對(duì)性處理方法，旨在提升數(shù)據(jù)異常處理效率，保障碳化硅襯底 TTV 測量準(zhǔn)確性，為半導(dǎo)體制造工藝的穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。

引言

在碳化硅半導(dǎo)體制造過程中，TTV 厚度測量數(shù)據(jù)是評(píng)估襯底質(zhì)量的關(guān)鍵依據(jù)。然而，受測量設(shè)備性能波動(dòng)、環(huán)境變化、樣品特性差異等多種因素影響，測量數(shù)據(jù)常出現(xiàn)異常情況。若不能及時(shí)診斷與處理，不僅會(huì)延誤生產(chǎn)進(jìn)度，還可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的工藝調(diào)整，造成重大損失。因此，建立碳化硅襯底 TTV 厚度測量數(shù)據(jù)異常的快速診斷與處理流程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

數(shù)據(jù)異常類型與成因分析

數(shù)據(jù)波動(dòng)過大

測量數(shù)據(jù)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，可能是由于測量設(shè)備的光學(xué)元件（如激光干涉儀的鏡頭）表面存在灰塵、污漬，影響光路穩(wěn)定性；或者設(shè)備的傳感器性能下降，導(dǎo)致采集的信號(hào)不穩(wěn)定；環(huán)境中的振動(dòng)、氣流擾動(dòng)也可能引發(fā)數(shù)據(jù)波動(dòng)。

數(shù)據(jù)偏差系統(tǒng)性偏移

測量數(shù)據(jù)整體偏離正常范圍，呈現(xiàn)系統(tǒng)性偏差。這可能是測量設(shè)備長期未校準(zhǔn)，導(dǎo)致測量基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差；也可能是樣品表面狀態(tài)發(fā)生變化，如粗糙度增加、存在氧化層，影響測量信號(hào)的反射或透射；還可能是測量過程中采用的參數(shù)設(shè)置與樣品實(shí)際特性不匹配。

數(shù)據(jù)缺失或錯(cuò)誤記錄

出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失或錯(cuò)誤記錄的情況，可能是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如傳感器與采集卡之間的連接松動(dòng)、軟件程序運(yùn)行異常；或者操作人員在數(shù)據(jù)記錄過程中出現(xiàn)誤操作。

快速診斷流程

設(shè)備檢查

首先檢查測量設(shè)備的硬件狀態(tài)，查看光學(xué)元件是否清潔，使用專業(yè)儀器檢測光源強(qiáng)度、波長穩(wěn)定性；檢查傳感器的工作狀態(tài)，通過校準(zhǔn)工具驗(yàn)證其測量精度；對(duì)設(shè)備的電路系統(tǒng)進(jìn)行檢測，排查是否存在短路、斷路等問題。同時(shí)，查看設(shè)備的運(yùn)行日志，分析是否存在異常報(bào)錯(cuò)信息。

環(huán)境評(píng)估

檢測測量環(huán)境的溫濕度、振動(dòng)、氣流等參數(shù)，判斷是否超出設(shè)備正常工作范圍。例如，溫度變化過大可能導(dǎo)致光學(xué)元件熱脹冷縮，影響測量精度；環(huán)境振動(dòng)可能干擾測量信號(hào)的穩(wěn)定性。

樣品復(fù)查

觀察樣品表面形貌，檢查是否存在劃痕、污漬、氧化層等影響測量的因素；確認(rèn)樣品的放置是否正確，是否存在傾斜、偏移等情況；核對(duì)樣品的批次信息，查看是否存在批次特性差異導(dǎo)致的測量異常。

操作回溯

詢問操作人員測量過程中的操作細(xì)節(jié)，檢查測量參數(shù)設(shè)置是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；查看數(shù)據(jù)記錄過程是否存在疏漏或錯(cuò)誤，如記錄時(shí)間錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)錄入錯(cuò)誤等。

針對(duì)性處理方法

若診斷結(jié)果顯示是設(shè)備硬件故障，如光學(xué)元件損壞，及時(shí)更換損壞部件，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面校準(zhǔn)；若是環(huán)境因素導(dǎo)致，改善測量環(huán)境條件，如安裝減震裝置、恒溫恒濕控制系統(tǒng)；因樣品問題引起的數(shù)據(jù)異常，對(duì)樣品進(jìn)行重新處理，如清潔、拋光；若為操作失誤，則對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，規(guī)范操作流程，確保測量過程準(zhǔn)確無誤。

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。