摘要

本文圍繞探針式碳化硅襯底 TTV 厚度測量儀，系統(tǒng)闡述其操作規(guī)范與實(shí)用技巧，通過規(guī)范測量流程、分享操作要點(diǎn)，旨在提高測量準(zhǔn)確性與效率，為半導(dǎo)體制造過程中碳化硅襯底 TTV 測量提供標(biāo)準(zhǔn)化操作指導(dǎo)。

引言

在碳化硅半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，精確測量襯底的晶圓總厚度變化（TTV）是保障芯片性能與良率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。探針式碳化硅襯底 TTV 厚度測量儀憑借其高精度的特點(diǎn)，在行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，若操作不當(dāng)，不僅會(huì)影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，還可能損壞測量儀探針和碳化硅襯底。因此，明確該測量儀的操作規(guī)范并掌握實(shí)用技巧，對(duì)確保測量工作順利進(jìn)行、獲取可靠數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

測量儀基本原理與結(jié)構(gòu)

探針式碳化硅襯底 TTV 厚度測量儀主要通過探針與碳化硅襯底表面接觸，利用位移傳感器感知探針的垂直位移變化，從而計(jì)算出襯底不同位置的厚度，進(jìn)而得出 TTV 值。其核心結(jié)構(gòu)包括高精度探針、位移傳感系統(tǒng)、樣品承載平臺(tái)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。探針作為直接與樣品接觸的部件，其精度和耐磨性決定了測量的準(zhǔn)確性；位移傳感系統(tǒng)需具備高靈敏度，以精確捕捉微小的位移變化；樣品承載平臺(tái)則要保證樣品平穩(wěn)放置，減少因平臺(tái)晃動(dòng)帶來的測量誤差。

操作規(guī)范

操作前準(zhǔn)備

在使用測量儀前，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查。先檢查探針狀態(tài)，觀察探針是否存在磨損、彎曲或污染情況，若探針受損應(yīng)及時(shí)更換 。同時(shí)，清潔樣品承載平臺(tái)，使用無塵布擦拭，確保平臺(tái)表面無灰塵、碎屑等雜質(zhì)，避免影響樣品放置精度。此外，要對(duì)測量儀進(jìn)行預(yù)熱和校準(zhǔn)，按照設(shè)備操作手冊(cè)設(shè)定預(yù)熱時(shí)間，使設(shè)備達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)；通過校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品，調(diào)整測量儀的零點(diǎn)和測量參數(shù)，保證測量準(zhǔn)確性。

測量過程操作

將碳化硅襯底樣品平穩(wěn)放置在承載平臺(tái)上，使用夾具或真空吸附裝置固定樣品，防止測量過程中樣品移動(dòng)。操作時(shí)，緩慢降下探針，使其與樣品表面輕輕接觸，避免因接觸力過大損壞探針和樣品。在測量過程中，按照預(yù)設(shè)的測量路徑和測量點(diǎn)分布進(jìn)行掃描，確保覆蓋襯底關(guān)鍵區(qū)域 。同時(shí)，實(shí)時(shí)觀察測量數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常或設(shè)備報(bào)警，應(yīng)立即停止測量，排查問題。

數(shù)據(jù)處理操作

測量完成后，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步檢查，剔除明顯異常的數(shù)據(jù)點(diǎn)。利用測量儀自帶的數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得出 TTV 值。在數(shù)據(jù)記錄過程中，要詳細(xì)記錄測量條件、樣品信息等，以便后續(xù)數(shù)據(jù)追溯和分析。

操作技巧

在樣品放置環(huán)節(jié)，可借助顯微鏡輔助觀察，確保樣品放置位置準(zhǔn)確且無傾斜。調(diào)整探針接觸力時(shí)，可采用逐步逼近的方式，先以較大間距接近樣品，再逐漸減小間距，直至探針與樣品剛好接觸，以減少接觸瞬間的沖擊力 。在測量路徑規(guī)劃上，對(duì)于表面形貌復(fù)雜的樣品，可增加測量點(diǎn)密度，提高測量結(jié)果的代表性。此外，定期對(duì)測量儀進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，如清潔傳感器、潤滑機(jī)械傳動(dòng)部件等，有助于延長設(shè)備使用壽命，保證測量精度。

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。