在半导体行业中，晶圆厚度应该如何检测？

 

 

近年来，随着5G技术、物联网以及科学技术的不断发展，半导体晶圆行业的需求量也在不断增加。一般的晶圆片厚度有一定的规格，晶圆厚度对半导体器件的性能和质量都有着重要影响。而集成电路制造技术的不断发展，芯片特征尺寸也逐渐减小，带动晶圆减薄工艺的兴起与发展，晶圆测厚成为了不少晶圆生产厂家的必要需求之一。

 

晶圆的制备流程

目前晶圆的主要制备流程是：单晶生长、切片、抛光、沉积、制作电路、清洗、测试等环节。

其中，测试是评估晶圆质量的关键环节，它有助于确保晶圆的性能和可靠性。晶圆的检测项目包括封装检测、接触电阻检测、射频检测、缺陷检测、厚度检测、粗糙度检测、平整度检测等。

 

晶圆厚度检测的发展进程

早期（20世纪70年代）的晶圆厚度检测是通过接触式方法检测，如：千分尺、轮廓仪等，这类方法较为简单直观，但测量精度低，而且很容易造成晶圆损伤，材料损失大。

而后随着科技的发展进步，非接触式测量成为晶圆厚度检测的主流方法。其中主要有白光干涉仪、射线荧光法、激光位移传感器、光谱共焦位移传感器等。这类方法从微观的层面测量，通过光学的原理进行非接触式检测，不会对晶圆造成损伤，测量精度较高。

目前，晶圆厚度检测技术已经发展到较高水平，各种非接触式测量技术不断涌现，为半导体行业提供可靠的技术支持。然而随着工艺节点的逐渐缩小，晶圆的厚度也逐渐变小，对晶圆厚度的检测要求也越来越高。

 

晶圆厚度的检测案例

某电子研究所希望检测晶圆TTV厚度，精度达到1μm，从而实现在生产流水线上的自动测量，筛查不良品。优可测接收到客户的测量需求，为客户选型测试并定制方案：

优可测工程师先是随机选取了晶圆片上的6个点进行测试，得出晶圆片的每个点的厚度。

 

然后通过载物台移动模拟自动实时测量，测试晶圆片的厚度变化。

 

为满足客户不同大小/材质/ 厚度对载具的要求，优可测开发适合客户需求的定制化要求的载具，保证检测的稳定性。载具表面根据客户产品特性定制真空吸附载具，保证产品在平面状态的高精度。同时，优可测为客户进行整机框架设计，针对客户的特殊测量要求，优可测还具备一定脚本编辑的开发配合能力，提供售后调试和协助软件开发的服务。

客户收到样品测试结果以及方案设计后表示，“没想到优可测的点光谱测量效果这么好，而且整机的框架设计我们也很符合我们的需求，我们在产线上的自动化测量终于可以实现了！”

 

优可测光谱共焦位移传感器的测量原理

光谱共焦位移传感器中的白色点光源发光，通过“光纤”和“镜组”照射到物体表面。从上至下不同波长的光聚焦在不同高度上，形成一个测量范围。当不同波长的光照射到物体上时，只有聚焦到测量物体表面的反射光才能到达“色散镜组”，经过透镜组发生色散，散成不同波长的单色光，映射到“CMOS光谱成像端”。最终分析反射光的光线波长，进而可以得到被测物体表面的高度。

 

优可测光谱共焦位移传感器的三大优势

1、不受材质影响，稳定测量

任何材质均可以实现高精度测量，透明物体也可以通过稳定识别多层透明表面来精准测量透明产品的位移和厚度，即使是狭窄孔洞依然可以通过同轴彩色共焦方式，实现无死角测量。

 

2、高精度测量，测量单元0发热

传统的激光位移传感器容易出现因为自身发热产生形变，导致测量的偏差。优可测光谱共焦位移传感器的测量单元内部仅有镜头结构设计，不发热，加之低畸变镜组，可实现理想的高精度测量。

3、超大角度特性

优可测光谱共焦位移传感器最高角度特性达±48°，轻松进行弧度测量。