探针式碳化硅衬底 TTV 厚度测量仪的操作规范与技巧

 

本文围绕探针式碳化硅衬底 TTV 厚度测量仪，系统阐述其操作规范与实用技巧，通过规范测量流程、分享操作要点，旨在提高测量准确性与效率，为半导体制造过程中碳化硅衬底 TTV 测量提供标准化操作指导。

引言

在碳化硅半导体制造领域，精确测量衬底的晶圆总厚度变化（TTV）是保障芯片性能与良率的关键环节。探针式碳化硅衬底 TTV 厚度测量仪凭借其高精度的特点，在行业中得到广泛应用。然而，若操作不当，不仅会影响测量结果的准确性，还可能损坏测量仪探针和碳化硅衬底。因此，明确该测量仪的操作规范并掌握实用技巧，对确保测量工作顺利进行、获取可靠数据至关重要。

测量仪基本原理与结构

探针式碳化硅衬底 TTV 厚度测量仪主要通过探针与碳化硅衬底表面接触，利用位移传感器感知探针的垂直位移变化，从而计算出衬底不同位置的厚度，进而得出 TTV 值。其核心结构包括高精度探针、位移传感系统、样品承载平台和数据处理系统。探针作为直接与样品接触的部件，其精度和耐磨性决定了测量的准确性；位移传感系统需具备高灵敏度，以精确捕捉微小的位移变化；样品承载平台则要保证样品平稳放置，减少因平台晃动带来的测量误差。

操作规范

操作前准备

在使用测量仪前，需对设备进行全面检查。先检查探针状态，观察探针是否存在磨损、弯曲或污染情况，若探针受损应及时更换 。同时，清洁样品承载平台，使用无尘布擦拭，确保平台表面无灰尘、碎屑等杂质，避免影响样品放置精度。此外，要对测量仪进行预热和校准，按照设备操作手册设定预热时间，使设备达到稳定工作状态；通过校准标准样品，调整测量仪的零点和测量参数，保证测量准确性。

测量过程操作

将碳化硅衬底样品平稳放置在承载平台上，使用夹具或真空吸附装置固定样品，防止测量过程中样品移动。操作时，缓慢降下探针，使其与样品表面轻轻接触，避免因接触力过大损坏探针和样品。在测量过程中，按照预设的测量路径和测量点分布进行扫描，确保覆盖衬底关键区域 。同时，实时观察测量数据和设备运行状态，若发现数据异常或设备报警，应立即停止测量，排查问题。

数据处理操作

测量完成后，对采集到的数据进行初步检查，剔除明显异常的数据点。利用测量仪自带的数据处理软件，对有效数据进行分析计算，得出 TTV 值。在数据记录过程中，要详细记录测量条件、样品信息等，以便后续数据追溯和分析。

操作技巧

在样品放置环节，可借助显微镜辅助观察，确保样品放置位置准确且无倾斜。调整探针接触力时，可采用逐步逼近的方式，先以较大间距接近样品，再逐渐减小间距，直至探针与样品刚好接触，以减少接触瞬间的冲击力 。在测量路径规划上，对于表面形貌复杂的样品，可增加测量点密度，提高测量结果的代表性。此外，定期对测量仪进行维护保养，如清洁传感器、润滑机械传动部件等，有助于延长设备使用寿命，保证测量精度。

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。