摘要

本文聚焦碳化硅襯底 TTV 厚度不均勻性測(cè)量需求，分析常規(guī)采樣策略的局限性，從不均勻性特征分析、采樣點(diǎn)布局優(yōu)化、采樣頻率確定等方面提出特殊采樣策略，旨在提升測(cè)量效率與準(zhǔn)確性，為碳化硅襯底質(zhì)量評(píng)估提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。

引言

在碳化硅半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，晶圓總厚度變化（TTV）不均勻性是影響器件性能和良率的關(guān)鍵因素。精確測(cè)量 TTV 厚度不均勻性有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝問題、優(yōu)化制造流程。然而，碳化硅襯底的材料特性和制造工藝導(dǎo)致其 TTV 不均勻性分布復(fù)雜，常規(guī)采樣策略難以全面、準(zhǔn)確地反映其真實(shí)情況，因此亟需研究適用于碳化硅襯底 TTV 厚度不均勻性測(cè)量的特殊采樣策略。

不均勻性特征分析

碳化硅襯底 TTV 厚度不均勻性受晶體生長(zhǎng)、加工工藝等多種因素影響，呈現(xiàn)出不同的分布特征。在晶體生長(zhǎng)過程中，由于溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)的不均勻，會(huì)導(dǎo)致襯底不同區(qū)域的生長(zhǎng)速率差異，進(jìn)而產(chǎn)生厚度變化 。加工過程中的研磨、拋光工藝參數(shù)波動(dòng)，也會(huì)使襯底表面材料去除量不一致。此外，襯底邊緣與中心區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)不同，容易造成邊緣區(qū)域 TTV 不均勻性更為顯著，這些特征為特殊采樣策略的制定提供了依據(jù)。

特殊采樣策略制定

采樣點(diǎn)布局優(yōu)化

針對(duì)碳化硅襯底 TTV 不均勻性的分布特點(diǎn)，采用非均勻采樣點(diǎn)布局。在邊緣區(qū)域、晶體生長(zhǎng)缺陷易發(fā)區(qū)等不均勻性可能較大的部位，增加采樣點(diǎn)密度，如采用網(wǎng)格加密的方式，確保能夠捕捉到細(xì)微的厚度變化 。對(duì)于襯底中心相對(duì)均勻的區(qū)域，適當(dāng)減少采樣點(diǎn)數(shù)量，在保證測(cè)量準(zhǔn)確性的同時(shí)提高測(cè)量效率。同時(shí)，結(jié)合襯底的晶向信息，在不同晶向方向上合理布置采樣點(diǎn)，以全面反映各方向的 TTV 不均勻性。

采樣頻率確定

根據(jù)碳化硅襯底的生產(chǎn)批次、工藝穩(wěn)定性等因素確定采樣頻率。對(duì)于工藝穩(wěn)定性較差的批次，增加采樣頻率，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn) TTV 不均勻性的變化趨勢(shì)；而對(duì)于成熟工藝生產(chǎn)的批次，可適當(dāng)降低采樣頻率 。此外，在工藝參數(shù)調(diào)整后或設(shè)備維護(hù)后，應(yīng)提高采樣頻率，監(jiān)測(cè) TTV 不均勻性是否受到影響，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。

動(dòng)態(tài)自適應(yīng)采樣

引入傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)碳化硅襯底的加工過程參數(shù)，如研磨壓力、拋光時(shí)間等?；?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/557/" target="_blank">機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立 TTV 不均勻性預(yù)測(cè)模型，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的參數(shù)預(yù)測(cè) TTV 不均勻性的變化 。當(dāng)預(yù)測(cè)到不均勻性可能發(fā)生顯著變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)整采樣策略，增加采樣點(diǎn)數(shù)量或提高采樣頻率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)采樣，提高測(cè)量的針對(duì)性和準(zhǔn)確性。

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。