摘要

本文針對碳化硅襯底 TTV 厚度測量中存在的邊緣效應(yīng)問題，深入分析其產(chǎn)生原因，從樣品處理、測量技術(shù)改進及數(shù)據(jù)處理等多維度研究抑制方法，旨在提高 TTV 測量準(zhǔn)確性，為碳化硅半導(dǎo)體制造提供可靠的質(zhì)量檢測保障。

引言

在碳化硅襯底 TTV 厚度測量過程中，邊緣效應(yīng)是影響測量準(zhǔn)確性的重要因素。由于襯底邊緣的應(yīng)力分布不均、表面形貌差異以及測量時邊界條件的特殊性，使得邊緣區(qū)域的測量數(shù)據(jù)與實際厚度存在偏差，干擾整體 TTV 值的精確計算。有效抑制邊緣效應(yīng)，對于獲取準(zhǔn)確的 TTV 數(shù)據(jù)、保障碳化硅器件制造質(zhì)量具有重要意義。

邊緣效應(yīng)產(chǎn)生原因分析

碳化硅襯底在加工過程中，邊緣部分易產(chǎn)生機械損傷、微裂紋等缺陷，導(dǎo)致表面形貌與中心區(qū)域存在差異，影響測量信號反射或探針接觸狀態(tài)。同時，測量設(shè)備在掃描至襯底邊緣時，由于邊界條件變化，如光學(xué)測量中光線反射角度改變、探針式測量中邊緣支撐力不足等，使得測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常波動，從而產(chǎn)生邊緣效應(yīng)。

邊緣效應(yīng)抑制方法

樣品預(yù)處理優(yōu)化

在測量前對碳化硅襯底邊緣進行特殊處理，如采用化學(xué)腐蝕或機械研磨的方式，去除邊緣受損層，使邊緣表面狀態(tài)與中心區(qū)域盡量一致。此外，可對襯底邊緣進行鈍化處理，降低邊緣區(qū)域的表面能，減少因表面電荷分布不均對測量的影響。通過在邊緣區(qū)域涂覆一層均勻的保護膜，還能有效隔離環(huán)境因素對邊緣的干擾，改善測量條件。

測量方法改進

采用改進的測量路徑規(guī)劃，在襯底邊緣區(qū)域加密測量點，獲取更詳細(xì)的厚度信息，通過數(shù)據(jù)插值等方法修正邊緣測量偏差。對于光學(xué)測量設(shè)備，優(yōu)化光路設(shè)計，增加邊緣區(qū)域的光照均勻性，減少因光線反射差異導(dǎo)致的測量誤差。在探針式測量中，設(shè)計特殊的邊緣支撐結(jié)構(gòu)，保證探針在邊緣測量時受力均勻，提高測量穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)處理優(yōu)化

利用濾波算法對測量數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，去除邊緣區(qū)域的異常數(shù)據(jù)點?；?a href="http://m.brongaenegriffin.com/v/tag/557/" target="_blank">機器學(xué)習(xí)算法建立邊緣效應(yīng)補償模型，通過分析大量包含邊緣效應(yīng)的測量數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)邊緣區(qū)域與中心區(qū)域測量數(shù)據(jù)的差異規(guī)律，對邊緣數(shù)據(jù)進行智能校正。采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，結(jié)合多種測量方法獲取的數(shù)據(jù)，綜合分析計算，降低單一測量方法在邊緣區(qū)域的誤差影響。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)運用第三代掃頻OCT技術(shù)，精準(zhǔn)攻克晶圓/晶片厚度TTV重復(fù)精度不穩(wěn)定難題，重復(fù)精度達(dá)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(shù)，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?fù)絇型硅，到碳化硅、藍(lán)寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對重?fù)叫凸?，可精?zhǔn)探測強吸收晶圓前后表面；?

點掃描第三代掃頻激光技術(shù)，有效抵御光譜串?dāng)_，勝任粗糙晶圓表面測量；?

通過偏振效應(yīng)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(dá)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(fù)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(shè)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。