碳化硅衬底 TTV 厚度测量仪器的选型指南与应用场景分析

引言

碳化硅衬底 TTV（总厚度变化）厚度是衡量其质量的关键指标，直接影响半导体器件性能。合理选择测量仪器对准确获取 TTV 数据至关重要，不同应用场景对测量仪器的要求存在差异，深入分析选型要点与应用适配性，有助于提升测量效率与质量。

选型指南

测量精度与分辨率

碳化硅衬底 TTV 厚度通常在微米级甚至亚微米级，测量仪器的精度和分辨率需与之匹配。光学干涉类仪器，如白光干涉仪，凭借其纳米级的测量精度，能精准捕捉衬底表面细微高度变化，适用于对 TTV 精度要求极高的场景 。激光扫描类仪器，部分型号可实现亚微米级分辨率，在满足多数常规生产检测需求的同时，还具备较高的测量速度 。在选型时，需根据生产工艺对 TTV 的公差要求，选择对应精度与分辨率的仪器，避免因精度不足影响产品质量，或因过度追求高精度导致成本浪费 。

测量速度与效率

对于大规模生产场景，测量速度直接影响生产节拍。接触式测量仪器，如探针式厚度测量仪，虽测量精度较高，但需逐点测量，耗时较长，不适用于批量快速检测 。非接触式测量仪器，如激光扫描共聚焦显微镜，可通过快速扫描获取大面积衬底表面数据，大幅提升测量效率 。在实际选型中，应综合考量生产规模与检测周期，选择能满足测量效率要求的仪器，以保障生产线的流畅运行 。

仪器稳定性与耐用性

碳化硅衬底生产环境复杂，可能存在高温、粉尘等因素，对测量仪器的稳定性与耐用性提出挑战 。选型时需关注仪器的防护等级、抗干扰能力以及关键部件的使用寿命 。例如，具备防尘、防潮设计的仪器，能在恶劣生产环境中保持稳定运行；采用模块化设计的仪器，便于关键部件的更换与维护，延长仪器使用寿命 。

应用场景分析

研发实验室场景

在碳化硅衬底研发阶段，需要对新型材料和工艺进行深入研究，对 TTV 厚度测量的精度和数据完整性要求极高 。白光干涉仪、原子力显微镜等高精度仪器成为首选 。白光干涉仪可快速获取衬底表面三维形貌数据，原子力显微镜则能在纳米尺度下对衬底表面进行精确测量，帮助研究人员深入分析衬底微观结构与 TTV 之间的关系，为工艺优化提供数据支持 。

晶圆制造生产线场景

晶圆制造生产线对 TTV 厚度测量的效率和稳定性要求突出 。激光扫描类仪器，如激光轮廓仪，凭借快速扫描、非接触测量的特点，能实现对碳化硅衬底的在线快速检测 。其可在短时间内完成整片衬底的 TTV 测量，并将数据实时反馈至生产控制系统，便于及时调整工艺参数，保证产品质量的一致性 。

质量检测与认证场景

质量检测与认证机构需确保测量结果的权威性和可靠性 。选用经过校准且具备高精度、高重复性的测量仪器至关重要 。如高精度的光学轮廓仪，不仅能满足严格的测量精度要求，还具备完善的溯源体系和数据管理功能，可生成符合标准的检测报告，为产品质量认证提供有力依据 。

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。