【新启航】《超薄玻璃晶圆 TTV 厚度测量技术瓶颈及突破》

我将从超薄玻璃晶圆 TTV 厚度测量面临的问题出发，结合其自身特性与测量要求，分析材料、设备和环境等方面的技术瓶颈，并针对性提出突破方向和措施。

 

超薄玻璃晶圆（<100μm）TTV 厚度测量的技术瓶颈突破

 

一、引言

 

超薄玻璃晶圆（<100μm）因具有轻薄、透光性好等特性，在柔性显示、微流控芯片等领域应用日益广泛 。总厚度偏差（TTV）作为衡量玻璃晶圆质量的关键指标，其精确测量对保障下游产品性能至关重要 。然而，超薄玻璃晶圆的特殊物理性质与严苛的测量要求，使得 TTV 厚度测量面临诸多技术瓶颈，亟需有效突破策略，以满足行业发展需求。

 

二、技术瓶颈分析

 

2.1 材料特性带来的测量难题

 

超薄玻璃晶圆质地脆且易变形，微小的外力作用，如接触式测量中的探针压力、非接触式测量时的气流扰动，都可能导致晶圆发生弯曲或翘曲，使测量的 TTV 值偏离真实情况 。同时，玻璃材料的光学特性复杂，表面反射率低且对光的散射吸收特性差异大，采用光学测量技术时，难以获得清晰稳定的反射光信号，影响测量精度 。此外，玻璃的热膨胀系数较高，环境温度的微小波动，都会引起晶圆厚度的变化，增加测量的不确定性 。

 

2.2 测量设备的局限性

 

现有测量设备在应对超薄玻璃晶圆 TTV 测量时存在不足 。接触式测厚仪的探头在接触超薄晶圆时，过大的接触力会损伤晶圆，而减小接触力又可能导致接触不良，信号不稳定 。非接触式光学测量设备，如光学干涉仪，虽然避免了接触损伤，但对于超薄玻璃晶圆，其反射光信号微弱，且易受晶圆表面粗糙度、内部应力等因素干扰，导致干涉条纹模糊，难以精确解析，无法满足高精度测量需求 。而且，部分设备的测量范围和分辨率难以平衡，高分辨率设备往往测量范围有限，难以覆盖整个晶圆表面进行全面的 TTV 测量 。

 

2.3 环境因素干扰

 

测量环境对超薄玻璃晶圆 TTV 测量影响显著 。车间内的温度、湿度波动会引起晶圆尺寸的细微变化 。同时，环境中的电磁干扰、振动等因素，会影响测量设备的正常工作，干扰信号采集与传输，导致测量数据不准确 。此外，洁净度不达标时，灰尘、颗粒物等杂质附着在晶圆表面，也会对测量结果产生干扰 。

 

三、技术瓶颈突破方向

 

3.1 创新测量原理与技术

 

研发基于新物理原理的测量技术，如利用量子隧穿效应、表面等离子体共振等原理开发新型传感器 。这些技术有望突破传统测量方法的局限，实现对超薄玻璃晶圆 TTV 厚度的高精度、非接触式测量 。同时，结合人工智能算法，对采集到的测量数据进行深度分析与处理，优化信号提取与解析过程，提高测量的准确性和稳定性 。

 

3.2 优化测量设备与探头

 

设计专用的超薄玻璃晶圆测量探头，采用低弹性模量、高柔韧性的材料，降低接触力对晶圆的影响 。优化探头结构，使其与晶圆表面接触更均匀，减少因接触不良导致的测量误差 。对于非接触式测量设备，改进光学系统设计，提高光信号的采集效率和灵敏度，增强对微弱反射光信号的处理能力 。此外，开发具有宽测量范围和高分辨率的设备，满足不同尺寸超薄玻璃晶圆的测量需求 。

 

3.3 强化环境控制与补偿

 

构建高精度的测量环境，通过安装恒温恒湿设备、电磁屏蔽装置、减震平台等，将温度波动控制在 ±0.1℃以内，湿度控制在 ±2% RH，减少电磁干扰和振动影响 。在测量设备中集成实时环境监测系统，同步采集温度、湿度、气压等环境参数，建立环境因素与测量误差的数学模型 。基于该模型，利用软件算法对测量结果进行实时补偿，消除环境因素对测量结果的干扰 。

 

如果你还想对某部分内容进行拓展，比如具体阐述某种创新测量技术的原理，或是探讨环境补偿算法的细节，都可以随时告诉我。

 

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。