【新启航】碳化硅衬底 TTV 厚度测量设备的日常维护与故障排查

摘要

本文针对碳化硅衬底 TTV 厚度测量设备，详细探讨其日常维护要点与故障排查方法，旨在通过科学的维护管理和高效的故障处理，保障测量设备的稳定性与测量结果的准确性，降低设备故障率，延长设备使用寿命，为碳化硅衬底生产与研发提供可靠的测量保障。

引言

在碳化硅半导体产业中，精确测量衬底 TTV 厚度对把控产品质量、优化生产工艺至关重要。而测量设备的性能直接影响测量结果的可靠性，日常维护与故障排查是确保设备稳定运行的关键环节。随着多种先进测量设备在碳化硅衬底 TTV 测量中的应用，掌握其维护与故障处理方法成为行业亟待解决的问题。

测量设备的日常维护

光学测量设备

光学测量设备如白光干涉仪，光学元件的清洁与校准是维护重点。日常需定期使用专用无尘布和光学清洁剂擦拭镜头、反光镜等元件，防止灰尘、污渍影响光路传输和成像质量。每月进行一次光源强度校准，确保测量光信号的稳定性；每季度对干涉条纹采集系统进行标定，保证测量数据的准确性。同时，要保持设备工作环境的温湿度稳定，避免因环境变化导致光学元件变形或性能波动。

原子力显微镜设备

原子力显微镜（AFM）对环境要求严苛，需在恒温、恒湿、低振动的环境中使用。日常维护时，要重点检查设备的防震系统，确保其减震效果良好；定期更换湿度控制装置中的干燥剂，维持工作环境湿度稳定。探针作为 AFM 的关键部件，每次使用后需进行清洁检查，若发现磨损或污染应及时更换。此外，还需对扫描控制系统的电路和机械传动部件进行定期润滑与检测，防止因部件老化影响测量精度。

X 射线衍射测量设备

X 射线衍射（XRD）设备的维护主要围绕 X 射线源、探测器和样品台展开。X 射线源的高压系统需定期检查绝缘性能，防止漏电风险；根据使用时长及时更换 X 射线管，保证射线强度稳定。探测器要避免受到碰撞和强磁场干扰，定期进行灵敏度校准。样品台需保持清洁，防止样品碎屑残留影响测量定位精度，同时对样品台的旋转、平移机构进行润滑保养，确保其运动顺畅。

常见故障排查

测量数据异常

当出现测量数据偏差大或不稳定的情况时，对于光学测量设备，首先检查光学元件是否清洁，光路是否对准；若元件正常，则需排查数据采集系统是否存在软件故障或硬件损坏。对于 AFM，要检查探针状态、扫描参数设置是否正确，以及环境因素是否影响测量；若均无问题，需进一步检测扫描控制系统的电路信号。XRD 设备出现测量数据异常时，应检查 X 射线源强度、探测器工作状态以及样品台定位精度，逐一排查故障点。

设备运行故障

若设备无法正常启动，对于光学设备和 AFM，先检查电源供应是否正常，各部件连接是否松动；若电源和连接无误，再检查控制电路和主板是否存在故障。XRD 设备启动异常时，除检查电源和电路外，还需重点排查 X 射线源的高压系统是否出现故障，如高压电源损坏、X 射线管漏气等问题。设备运行过程中出现异响或振动过大，需检查机械传动部件是否磨损、松动，及时进行维修或更换。

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。