摘要

本文聚焦碳化硅襯底 TTV 厚度不均勻性測量需求，分析常規(guī)采樣策略的局限性，從不均勻性特征分析、采樣點布局優(yōu)化、采樣頻率確定等方面提出特殊采樣策略，旨在提升測量效率與準確性，為碳化硅襯底質(zhì)量評估提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。

引言

在碳化硅半導體制造領域，晶圓總厚度變化（TTV）不均勻性是影響器件性能和良率的關鍵因素。精確測量 TTV 厚度不均勻性有助于及時發(fā)現(xiàn)工藝問題、優(yōu)化制造流程。然而，碳化硅襯底的材料特性和制造工藝導致其 TTV 不均勻性分布復雜，常規(guī)采樣策略難以全面、準確地反映其真實情況，因此亟需研究適用于碳化硅襯底 TTV 厚度不均勻性測量的特殊采樣策略。

不均勻性特征分析

碳化硅襯底 TTV 厚度不均勻性受晶體生長、加工工藝等多種因素影響，呈現(xiàn)出不同的分布特征。在晶體生長過程中，由于溫度場、濃度場的不均勻，會導致襯底不同區(qū)域的生長速率差異，進而產(chǎn)生厚度變化 。加工過程中的研磨、拋光工藝參數(shù)波動，也會使襯底表面材料去除量不一致。此外，襯底邊緣與中心區(qū)域的應力狀態(tài)不同，容易造成邊緣區(qū)域 TTV 不均勻性更為顯著，這些特征為特殊采樣策略的制定提供了依據(jù)。

特殊采樣策略制定

采樣點布局優(yōu)化

針對碳化硅襯底 TTV 不均勻性的分布特點，采用非均勻采樣點布局。在邊緣區(qū)域、晶體生長缺陷易發(fā)區(qū)等不均勻性可能較大的部位，增加采樣點密度，如采用網(wǎng)格加密的方式，確保能夠捕捉到細微的厚度變化 。對于襯底中心相對均勻的區(qū)域，適當減少采樣點數(shù)量，在保證測量準確性的同時提高測量效率。同時，結(jié)合襯底的晶向信息，在不同晶向方向上合理布置采樣點，以全面反映各方向的 TTV 不均勻性。

采樣頻率確定

根據(jù)碳化硅襯底的生產(chǎn)批次、工藝穩(wěn)定性等因素確定采樣頻率。對于工藝穩(wěn)定性較差的批次，增加采樣頻率，以便及時發(fā)現(xiàn) TTV 不均勻性的變化趨勢；而對于成熟工藝生產(chǎn)的批次，可適當降低采樣頻率 。此外，在工藝參數(shù)調(diào)整后或設備維護后，應提高采樣頻率，監(jiān)測 TTV 不均勻性是否受到影響，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。

動態(tài)自適應采樣

引入傳感器實時監(jiān)測碳化硅襯底的加工過程參數(shù)，如研磨壓力、拋光時間等?；?a href="http://qiaming.cn/v/tag/557/" target="_blank">機器學習算法建立 TTV 不均勻性預測模型，根據(jù)實時監(jiān)測的參數(shù)預測 TTV 不均勻性的變化 。當預測到不均勻性可能發(fā)生顯著變化時，自動調(diào)整采樣策略，增加采樣點數(shù)量或提高采樣頻率，實現(xiàn)動態(tài)自適應采樣，提高測量的針對性和準確性。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)運用第三代掃頻OCT技術，精準攻克晶圓/晶片厚度TTV重復精度不穩(wěn)定難題，重復精度達3nm以下。針對行業(yè)厚度測量結(jié)果不一致的痛點，經(jīng)不同時段測量驗證，保障再現(xiàn)精度可靠。?

我們的數(shù)據(jù)和WAFERSIGHT2的數(shù)據(jù)測量對比,進一步驗證了真值的再現(xiàn)性：

（以上為新啟航實測樣品數(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，相較傳統(tǒng)雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測量。其創(chuàng)新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重摻P型硅，到碳化硅、藍寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對重摻型硅，可精準探測強吸收晶圓前后表面；?

點掃描第三代掃頻激光技術，有效抵御光譜串擾，勝任粗糙晶圓表面測量；?

通過偏振效應補償，增強低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比；

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測量，覆蓋μm級到數(shù)百μm級厚度范圍，還可測量薄至4μm、精度達1nm的薄膜。

（以上為新啟航實測樣品數(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，顯著提升重復測量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實測樣品數(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“主動式減震平臺”的依賴，憑借卓越抗干擾性實現(xiàn)小型化設計，還能與EFEM系統(tǒng)集成，滿足產(chǎn)線自動化測量需求。運動控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。