碳化硅衬底 TTV 厚度测量数据异常的快速诊断与处理流程

摘要

本文针对碳化硅衬底 TTV 厚度测量中出现的数据异常问题，系统分析异常类型与成因，构建科学高效的快速诊断流程，并提出针对性处理方法，旨在提升数据异常处理效率，保障碳化硅衬底 TTV 测量准确性，为半导体制造工艺的稳定运行提供支持。

引言

在碳化硅半导体制造过程中，TTV 厚度测量数据是评估衬底质量的关键依据。然而，受测量设备性能波动、环境变化、样品特性差异等多种因素影响，测量数据常出现异常情况。若不能及时诊断与处理，不仅会延误生产进度，还可能导致错误的工艺调整，造成重大损失。因此，建立碳化硅衬底 TTV 厚度测量数据异常的快速诊断与处理流程具有重要的现实意义。

数据异常类型与成因分析

数据波动过大

测量数据在短时间内出现大幅度波动，可能是由于测量设备的光学元件（如激光干涉仪的镜头）表面存在灰尘、污渍，影响光路稳定性；或者设备的传感器性能下降，导致采集的信号不稳定；环境中的振动、气流扰动也可能引发数据波动。

数据偏差系统性偏移

测量数据整体偏离正常范围，呈现系统性偏差。这可能是测量设备长期未校准，导致测量基准出现误差；也可能是样品表面状态发生变化，如粗糙度增加、存在氧化层，影响测量信号的反射或透射；还可能是测量过程中采用的参数设置与样品实际特性不匹配。

数据缺失或错误记录

出现数据缺失或错误记录的情况，可能是数据采集系统出现故障，如传感器与采集卡之间的连接松动、软件程序运行异常；或者操作人员在数据记录过程中出现误操作。

快速诊断流程

设备检查

首先检查测量设备的硬件状态，查看光学元件是否清洁，使用专业仪器检测光源强度、波长稳定性；检查传感器的工作状态，通过校准工具验证其测量精度；对设备的电路系统进行检测，排查是否存在短路、断路等问题。同时，查看设备的运行日志，分析是否存在异常报错信息。

环境评估

检测测量环境的温湿度、振动、气流等参数，判断是否超出设备正常工作范围。例如，温度变化过大可能导致光学元件热胀冷缩，影响测量精度；环境振动可能干扰测量信号的稳定性。

样品复查

观察样品表面形貌，检查是否存在划痕、污渍、氧化层等影响测量的因素；确认样品的放置是否正确，是否存在倾斜、偏移等情况；核对样品的批次信息，查看是否存在批次特性差异导致的测量异常。

操作回溯

询问操作人员测量过程中的操作细节，检查测量参数设置是否符合标准规范；查看数据记录过程是否存在疏漏或错误，如记录时间错误、数据录入错误等。

针对性处理方法

若诊断结果显示是设备硬件故障，如光学元件损坏，及时更换损坏部件，并对设备进行全面校准；若是环境因素导致，改善测量环境条件，如安装减震装置、恒温恒湿控制系统；因样品问题引起的数据异常，对样品进行重新处理，如清洁、抛光；若为操作失误，则对操作人员进行培训，规范操作流程，确保测量过程准确无误。

高通量晶圆测厚系统运用第三代扫频OCT技术，精准攻克晶圆/晶片厚度TTV重复精度不稳定难题，重复精度达3nm以下。针对行业厚度测量结果不一致的痛点，经不同时段测量验证，保障再现精度可靠。​

 

我们的数据和WAFERSIGHT2的数据测量对比,进一步验证了真值的再现性：

 

（以上为新启航实测样品数据结果）

该系统基于第三代可调谐扫频激光技术，相较传统双探头对射扫描，可一次完成所有平面度及厚度参数测量。其创新扫描原理极大提升材料兼容性，从轻掺到重掺P型硅，到碳化硅、蓝宝石、玻璃等多种晶圆材料均适用：​

对重掺型硅，可精准探测强吸收晶圆前后表面；​

点扫描第三代扫频激光技术，有效抵御光谱串扰，胜任粗糙晶圆表面测量；​

通过偏振效应补偿，增强低反射碳化硅、铌酸锂晶圆测量信噪比；

（以上为新启航实测样品数据结果）

支持绝缘体上硅和MEMS多层结构测量，覆盖μm级到数百μm级厚度范围，还可测量薄至4μm、精度达1nm的薄膜。

 

（以上为新启航实测样品数据结果）

此外，可调谐扫频激光具备出色的“温漂”处理能力，在极端环境中抗干扰性强，显著提升重复测量稳定性。

 

（以上为新启航实测样品数据结果）

系统采用第三代高速扫频可调谐激光器，摆脱传统SLD光源对“主动式减震平台”的依赖，凭借卓越抗干扰性实现小型化设计，还能与EFEM系统集成，满足产线自动化测量需求。运动控制灵活，适配2-12英寸方片和圆片测量。