一、引言

化學機械拋光（CMP）工藝是實現碳化硅（SiC）襯底全局平坦化的關鍵技術，對提升襯底質量、保障后續器件性能至關重要。總厚度偏差（TTV）作為衡量碳化硅襯底質量的核心指標之一，其精確控制是 CMP 工藝的重要目標。研究碳化硅 TTV 厚度在 CMP 工藝中的反饋控制機制，有助于優化工藝參數，實現 TTV 厚度的精準調控，推動碳化硅產業高質量發展。

二、CMP 工藝對碳化硅 TTV 厚度控制的需求

在 CMP 工藝中，碳化硅襯底表面材料的去除速率不均勻、拋光墊的磨損以及工藝參數的波動等因素，都會導致襯底 TTV 厚度變化 。若 TTV 厚度控制不佳，會使后續器件制造過程中出現光刻對準偏差、薄膜沉積不均勻等問題，降低器件成品率和性能 。因此，需建立有效的反饋控制機制，實時監測 TTV 厚度變化，并根據測量結果及時調整 CMP 工藝參數，確保 TTV 厚度滿足工藝要求。

三、碳化硅 TTV 厚度測量技術

3.1 高精度測量方法

為實現 CMP 工藝中碳化硅 TTV 厚度的反饋控制，需采用高精度的測量方法。光學干涉測量技術憑借其非接觸、高分辨率的特點，能夠精確獲取碳化硅襯底表面形貌信息，從而計算出 TTV 厚度 。該技術通過分析光束在襯底表面反射形成的干涉條紋，可檢測出微小的厚度變化 。此外，原子力顯微鏡（AFM）測量技術具有極高的空間分辨率，能對碳化硅襯底表面進行納米級精度的掃描，準確測量表面起伏，為 TTV 厚度反饋控制提供精確數據 。

3.2 在線測量與實時反饋

在 CMP 工藝過程中，采用在線測量技術可實時獲取 TTV 厚度數據。基于激光掃描的在線測量系統，能夠在不中斷 CMP 工藝的情況下，快速對碳化硅襯底進行掃描測量 。測量數據實時傳輸至反饋控制系統，使系統能夠及時了解 TTV 厚度變化趨勢，為工藝參數調整提供依據，實現 TTV 厚度的動態控制。

四、CMP 工藝中 TTV 厚度反饋控制系統構成

4.1 數據采集模塊

數據采集模塊負責收集碳化硅 TTV 厚度測量數據以及 CMP 工藝過程中的相關參數，如拋光壓力、拋光液流量、拋光頭轉速等 。該模塊采用高精度傳感器，確保數據采集的準確性和實時性 。通過數據采集卡將傳感器信號轉換為數字信號，并傳輸至數據處理單元。

4.2 數據處理與分析模塊

數據處理與分析模塊對采集到的數據進行處理和分析。利用濾波算法去除測量數據中的噪聲，通過數學模型分析 TTV 厚度與 CMP 工藝參數之間的關系 。該模塊還能夠預測 TTV 厚度的變化趨勢，為反饋控制提供決策支持 。例如，基于機器學習算法建立 TTV 厚度預測模型，根據當前工藝參數和歷史數據，預測未來 TTV 厚度變化。

4.3 控制執行模塊

控制執行模塊根據數據處理與分析模塊的結果，調整 CMP 工藝參數。當檢測到 TTV 厚度超出設定范圍時，控制執行模塊自動調節拋光壓力、拋光液流量或拋光頭轉速等參數，使 TTV 厚度恢復到目標值 。該模塊采用高精度的執行機構，確保工藝參數調整的準確性和及時性。

五、CMP 工藝中 TTV 厚度反饋控制策略

5.1 基于模型的反饋控制

基于 CMP 工藝過程模型，建立 TTV 厚度與工藝參數之間的定量關系，實現基于模型的反饋控制 。通過對模型的參數辨識和優化，提高模型的準確性 。根據測量的 TTV 厚度與目標值的偏差，利用模型計算出工藝參數的調整量，實現對 TTV 厚度的精確控制 。例如，采用基于物理原理的 CMP 工藝模型，結合實時測量數據，調整拋光過程中的材料去除速率，控制 TTV 厚度。

5.2 智能反饋控制

引入智能控制算法，如模糊控制、神經網絡控制等，實現碳化硅 TTV 厚度的智能反饋控制 。模糊控制無需建立精確的數學模型，通過模糊規則庫和模糊推理機制，根據 TTV 厚度偏差和偏差變化率調整工藝參數 。神經網絡控制具有強大的非線性映射能力，能夠學習 TTV 厚度與工藝參數之間復雜的非線性關系，實現自適應控制 。智能反饋控制能夠提高系統的魯棒性和控制精度，適應 CMP 工藝過程中的不確定性和干擾。

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

我們的數據和WAFERSIGHT2的數據測量對比,進一步驗證了真值的再現性：

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

該系統基于第三代可調諧掃頻激光技術，相較傳統雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數測量。其創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據結果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結構測量，覆蓋μm級到數百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據結果）

此外，可調諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環境中抗干擾性強，顯著提升重復測量穩定性。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

系統采用第三代高速掃頻可調諧激光器，擺脫傳統SLD光源對“主動式減震平臺”的依賴，憑借卓越抗干擾性實現小型化設計，還能與EFEM系統集成，滿足產線自動化測量需求。運動控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。