一、引言

玻璃晶圓總厚度偏差（TTV）測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)半導(dǎo)體器件、微流控芯片等產(chǎn)品的質(zhì)量把控至關(guān)重要 。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，數(shù)據(jù)異常情況時(shí)有發(fā)生，不僅影響生產(chǎn)進(jìn)度，還可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量隱患 。因此，研究玻璃晶圓 TTV 厚度測(cè)量數(shù)據(jù)異常的快速定位方法與解決方案，對(duì)保障生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

二、數(shù)據(jù)異常的常見(jiàn)類(lèi)型

2.1 數(shù)據(jù)波動(dòng)劇烈

測(cè)量數(shù)據(jù)在短時(shí)間內(nèi)頻繁大幅波動(dòng)，無(wú)明顯規(guī)律。如同一玻璃晶圓不同測(cè)量點(diǎn)的 TTV 值差異過(guò)大，或同一測(cè)量點(diǎn)多次測(cè)量結(jié)果波動(dòng)超出正常范圍，使得測(cè)量結(jié)果失去參考價(jià)值。

2.2 數(shù)據(jù)整體偏移

測(cè)量所得的 TTV 數(shù)據(jù)整體偏離正常范圍，呈現(xiàn)偏高或偏低的趨勢(shì)。連續(xù)多片晶圓測(cè)量數(shù)據(jù)均出現(xiàn)類(lèi)似偏移，可能導(dǎo)致對(duì)晶圓質(zhì)量的誤判，影響后續(xù)工藝決策。

2.3 數(shù)據(jù)缺失或錯(cuò)誤值

測(cè)量數(shù)據(jù)記錄中存在部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失，或出現(xiàn)不符合邏輯的錯(cuò)誤值，如厚度為負(fù)數(shù)等情況。這類(lèi)異常直接破壞數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，干擾質(zhì)量評(píng)估流程。

三、數(shù)據(jù)異常原因分析

3.1 測(cè)量設(shè)備故障

接觸式測(cè)量設(shè)備的探頭磨損、變形，會(huì)導(dǎo)致接觸力不穩(wěn)定，影響測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性；非接觸式設(shè)備如光學(xué)干涉儀，光源老化、探測(cè)器靈敏度下降，會(huì)使反射光信號(hào)采集異常 。此外，設(shè)備軟件算法漏洞、參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，也會(huì)造成數(shù)據(jù)處理失誤，如錯(cuò)誤的背景扣除、濾波參數(shù)不當(dāng)?shù)取?/p>

3.2 環(huán)境因素干擾

環(huán)境溫度、濕度的波動(dòng)會(huì)使玻璃晶圓發(fā)生熱脹冷縮或受潮變形，影響測(cè)量結(jié)果 。車(chē)間內(nèi)的電磁干擾、振動(dòng)、氣流擾動(dòng)等，會(huì)干擾測(cè)量設(shè)備的正常工作，導(dǎo)致信號(hào)采集與傳輸出現(xiàn)偏差 。例如，強(qiáng)電磁干擾可能使設(shè)備電子元件工作異常，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致晶圓位置偏移，影響測(cè)量精度。

3.3 樣品自身問(wèn)題

玻璃晶圓表面存在劃痕、雜質(zhì)、不平整等缺陷，會(huì)改變測(cè)量時(shí)的反射信號(hào)或接觸狀態(tài)，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)異常 。晶圓內(nèi)部應(yīng)力分布不均，在測(cè)量過(guò)程中因應(yīng)力釋放產(chǎn)生微小形變，也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果偏差 。

3.4 人為操作失誤

操作人員未按規(guī)范操作設(shè)備，如接觸式測(cè)量時(shí)探頭放置角度不當(dāng)、壓力施加不均勻；測(cè)量前未對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)、未正確設(shè)置測(cè)量參數(shù)；數(shù)據(jù)記錄和傳輸過(guò)程中出現(xiàn)誤操作等，都可能引發(fā)測(cè)量數(shù)據(jù)異常 。

四、快速定位方法

4.1 設(shè)備自診斷與檢查

利用測(cè)量設(shè)備自帶的自診斷功能，檢查硬件狀態(tài)，如探頭是否正常、光源強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)、探測(cè)器是否靈敏等 。同時(shí)，驗(yàn)證設(shè)備軟件算法運(yùn)行是否正常，參數(shù)設(shè)置是否符合測(cè)量要求 。通過(guò)設(shè)備自檢初步判斷是否為設(shè)備故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常。

4.2 環(huán)境參數(shù)核查

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量環(huán)境的溫度、濕度、電磁干擾、振動(dòng)等參數(shù)，與設(shè)備正常工作的環(huán)境要求進(jìn)行對(duì)比 。若環(huán)境參數(shù)超出允許范圍，分析其對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響程度，判斷是否為環(huán)境因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常。

4.3 樣品復(fù)查

對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)異常的玻璃晶圓樣品進(jìn)行外觀檢查，查看表面是否存在缺陷 。采用其他測(cè)量手段或設(shè)備，對(duì)樣品進(jìn)行二次測(cè)量，對(duì)比測(cè)量結(jié)果，判斷樣品自身是否存在問(wèn)題影響測(cè)量數(shù)據(jù)。

4.4 操作流程追溯

回顧操作人員的測(cè)量過(guò)程，檢查操作步驟是否規(guī)范，參數(shù)設(shè)置是否正確，數(shù)據(jù)記錄與傳輸是否有誤 。通過(guò)追溯操作流程，查找人為操作因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常的原因。

五、解決方案

5.1 設(shè)備故障處理

若診斷為設(shè)備硬件故障，及時(shí)聯(lián)系設(shè)備供應(yīng)商或維修人員進(jìn)行維修、更換損壞部件 。對(duì)于軟件算法問(wèn)題，更新設(shè)備軟件版本或重新設(shè)置正確參數(shù)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，確保設(shè)備恢復(fù)正常工作后再進(jìn)行測(cè)量。

5.2 環(huán)境改善

當(dāng)確定是環(huán)境因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常時(shí)，改善測(cè)量環(huán)境。如在測(cè)量區(qū)域安裝恒溫恒濕設(shè)備，控制溫度、濕度在設(shè)備正常工作范圍內(nèi)；采取電磁屏蔽措施，減少電磁干擾；安裝減震裝置、優(yōu)化氣流布局，降低振動(dòng)和氣流擾動(dòng) 。待環(huán)境穩(wěn)定后，重新進(jìn)行測(cè)量。

5.3 樣品處理

針對(duì)樣品自身問(wèn)題，若表面存在雜質(zhì)，對(duì)樣品進(jìn)行清潔處理；若有輕微劃痕等缺陷，評(píng)估其對(duì) TTV 測(cè)量的影響程度，必要時(shí)更換樣品 。對(duì)于內(nèi)部應(yīng)力大的晶圓，結(jié)合工藝要求，判斷是否可通過(guò)退火等處理方式改善，或直接判定為不合格品。

5.4 操作規(guī)范強(qiáng)化

若為人為操作因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，強(qiáng)化操作規(guī)范意識(shí)，確保其熟練掌握設(shè)備操作流程和參數(shù)設(shè)置方法 。建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)記錄和傳輸核查機(jī)制，避免因人為失誤造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

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)叫凸瑁删珳?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(lài)，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。