摘要

本文針對(duì)碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)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(cè)量技術(shù)改進(jìn)及數(shù)據(jù)處理等多維度研究抑制方法，旨在提高 TTV 測(cè)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(cè)保障。

引言

在碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)量過(guò)程中，邊緣效應(yīng)是影響測(cè)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(cè)量時(shí)邊界條件的特殊性，使得邊緣區(qū)域的測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際厚度存在偏差，干擾整體 TTV 值的精確計(jì)算。有效抑制邊緣效應(yīng)，對(duì)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(guò)程中，邊緣部分易產(chǎn)生機(jī)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(cè)量信號(hào)反射或探針接觸狀態(tài)。同時(shí)，測(cè)量設(shè)備在掃描至襯底邊緣時(shí)，由于邊界條件變化，如光學(xué)測(cè)量中光線反射角度改變、探針式測(cè)量中邊緣支撐力不足等，使得測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常波動(dòng)，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(cè)量前對(duì)碳化硅襯底邊緣進(jìn)行特殊處理，如采用化學(xué)腐蝕或機(jī)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(duì)襯底邊緣進(jìn)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(duì)測(cè)量的影響。通過(guò)在邊緣區(qū)域涂覆一層均勻的保護(hù)膜，還能有效隔離環(huán)境因素對(duì)邊緣的干擾，改善測(cè)量條件。

測(cè)量方法改進(jìn)

采用改進(jìn)的測(cè)量路徑規(guī)劃，在襯底邊緣區(qū)域加密測(cè)量點(diǎn)，獲取更詳細(xì)的厚度信息，通過(guò)數(shù)據(jù)插值等方法修正邊緣測(cè)量偏差。對(duì)于光學(xué)測(cè)量設(shè)備，優(yōu)化光路設(shè)計(jì)，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(cè)量誤差。在探針式測(cè)量中，設(shè)計(jì)特殊的邊緣支撐結(jié)構(gòu)，保證探針在邊緣測(cè)量時(shí)受力均勻，提高測(cè)量穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)處理優(yōu)化

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

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)運(yùn)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(duì)行業(yè)厚度測(cè)量結(jié)果不一致的痛點(diǎn)，經(jīng)不同時(shí)段測(cè)量驗(yàn)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(cè)量對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了真值的再現(xiàn)性：

（以上為新啟航實(shí)測(cè)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(duì)射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測(cè)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(duì)重?fù)叫凸瑁删珳?zhǔn)探測(cè)強(qiáng)吸收晶圓前后表面；?

點(diǎn)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(cè)量；?

通過(guò)偏振效應(yīng)補(bǔ)償，增強(qiáng)低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測(cè)量信噪比；

（以上為新啟航實(shí)測(cè)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(cè)量，覆蓋μm級(jí)到數(shù)百μm級(jí)厚度范圍，還可測(cè)量薄至4μm、精度達(dá)1nm的薄膜。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)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(qiáng)，顯著提升重復(fù)測(cè)量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)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(duì)“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的依賴，憑借卓越抗干擾性實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，還能與EFEM系統(tǒng)集成，滿足產(chǎn)線自動(dòng)化測(cè)量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測(cè)量。