一、引言

碳化硅（SiC）作為寬禁帶半導(dǎo)體材料，在功率器件、射頻器件等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?？偤穸绕睿═TV）是衡量碳化硅襯底質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，準(zhǔn)確測(cè)量 TTV 對(duì)保障器件性能至關(guān)重要。目前，探針式和非接觸式是碳化硅 TTV 厚度測(cè)量的兩種主要方法，深入對(duì)比評(píng)測(cè)二者特性，有助于選擇合適的測(cè)量方案，提升測(cè)量效率與準(zhǔn)確性。

二、測(cè)量原理

2.1 探針式測(cè)量原理

探針式測(cè)量方法通常基于接觸式位移傳感原理 。測(cè)量時(shí)，探針與碳化硅襯底表面直接接觸，通過(guò)傳感器將探針因襯底表面起伏產(chǎn)生的位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而計(jì)算出襯底不同位置的厚度 。以高精度接觸式測(cè)厚儀為例，其探針在微小壓力下與襯底表面貼合，隨著襯底表面高度變化，探針伸縮帶動(dòng)位移傳感器輸出相應(yīng)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算得到 TTV 值 。

2.2 非接觸式測(cè)量原理

非接觸式測(cè)量方法多利用光學(xué)、電磁學(xué)等原理 。例如光學(xué)干涉法，通過(guò)向碳化硅襯底表面發(fā)射光束，光束在襯底上下表面反射后產(chǎn)生干涉條紋，根據(jù)干涉條紋的特征信息計(jì)算襯底厚度 。激光三角測(cè)量法也是常見(jiàn)的非接觸式測(cè)量方法，激光束照射到襯底表面，反射光被探測(cè)器接收，根據(jù)反射光的角度和位置變化，結(jié)合幾何關(guān)系計(jì)算出襯底厚度，進(jìn)而得到 TTV 值 。

三、測(cè)量性能對(duì)比

3.1 測(cè)量精度

探針式測(cè)量方法理論上能實(shí)現(xiàn)較高精度，尤其是在測(cè)量表面平整的碳化硅襯底時(shí) 。但探針與襯底的接觸力控制難度大，接觸力過(guò)大會(huì)使襯底產(chǎn)生形變，導(dǎo)致測(cè)量誤差；接觸力過(guò)小則可能接觸不良，影響測(cè)量穩(wěn)定性 。非接觸式測(cè)量方法避免了接觸力對(duì)襯底的影響，對(duì)于表面不平整或超薄的碳化硅襯底，能更準(zhǔn)確地反映其真實(shí)厚度 。然而，非接觸式測(cè)量易受襯底表面粗糙度、反射率等因素干擾，若襯底表面存在雜質(zhì)或缺陷，可能影響測(cè)量精度 。

3.2 測(cè)量速度

探針式測(cè)量由于每次測(cè)量都需探針與襯底接觸并采集數(shù)據(jù)，對(duì)于大面積襯底測(cè)量，需逐點(diǎn)測(cè)量，測(cè)量速度較慢 。非接觸式測(cè)量可實(shí)現(xiàn)大面積快速掃描，如光學(xué)干涉法能一次性獲取較大區(qū)域的襯底厚度信息，測(cè)量速度明顯快于探針式測(cè)量 。在大規(guī)模生產(chǎn)檢測(cè)中，非接觸式測(cè)量方法更能滿足高效檢測(cè)需求 。

3.3 設(shè)備成本與維護(hù)

探針式測(cè)量設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，硬件成本較低，但探針屬于易損件，長(zhǎng)期使用后磨損嚴(yán)重，需定期更換，增加了使用成本 。此外，探針與襯底接觸測(cè)量，對(duì)設(shè)備的機(jī)械精度要求高，維護(hù)難度較大 。非接觸式測(cè)量設(shè)備通常集成了復(fù)雜的光學(xué)或電磁學(xué)系統(tǒng)，硬件成本較高 。不過(guò)，非接觸式測(cè)量設(shè)備無(wú)需頻繁更換易損部件，且對(duì)環(huán)境條件要求相對(duì)穩(wěn)定，日常維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單 。

3.4 對(duì)樣品的適用性

探針式測(cè)量適用于表面硬度高、不易被探針劃傷的碳化硅襯底 。對(duì)于超薄或表面脆弱的襯底，接觸力可能造成不可逆損傷，不適合采用探針式測(cè)量 。非接觸式測(cè)量對(duì)樣品無(wú)接觸損傷，適用于各種類型的碳化硅襯底，包括超薄襯底、表面有特殊涂層的襯底等 。但對(duì)于表面反射率極低或透光性差的襯底，非接觸式測(cè)量可能因信號(hào)微弱難以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù) 。

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(guò)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。