本报告针半导体晶圆片厚度对射测量需求,结合现有测试过程中出现的技术问题,分析传感器与控制器的适配性,推荐针对性解决方案,并对比关键设备参数及方案成本,为后续采购与测试工作提供参考。
 
二、测试需求与现有问题分析
(一)核心测试需求
本次测试对象为两类晶圆片,具体需求如下:
| 晶圆类型 | 表面特性 | 重复测量精度要求 | 
| 锗片 | 不透明、表面平整光滑 | ≤1μm | 
| 蓝宝石片 | 透明、带有磨砂面 | ≤2μm | 
 
(二)现有测试问题
- 探头量程不足:当前使用 LTC1200 探头,技术人员建议更换为 LTC2600—— 二者精度满足需求的前提下,LTC2600 量程翻倍,适配更多厚度规格的晶圆测试。 
- 蓝宝石片测试稳定性差:使用小光斑探头(直径<20μm)测试蓝宝石片时,存在两大问题: 
- 控制器功能缺失:常规控制器(如 LT-CCD)无 “交替曝光”      功能,无法解决蓝宝石片的光干扰问题;需高端控制器(如 LT-CCH)的交替曝光功能搭配大光斑探头,通过平均算法提升稳定性。 
 
 
三、传感器与控制器方案推荐
基于两类晶圆的特性差异,分别推荐以下测试方案,确保满足精度要求并解决现有问题:
(一)锗片(不透明、表面平整)测试方案
推荐配置
方案优势
- 精度达标:LTC2600 静态重复精度 0.05μm、线性误差<±0.3μm,完全满足锗片≤1μm 的重复精度要求; 
- 量程更优:相较于 LTC1200(量程 1200μm),LTC2600 量程达 2600μm,可覆盖更厚规格的锗片; 
- 成本经济:方案为常规配置,无需额外功能,采购成本较低。 
(二)蓝宝石片(透明、磨砂面)测试方案
推荐配置

方案优势
- 解决核心问题:LT-CCH 的交替曝光功能消除光干扰,LTC2600S 的大光斑覆盖磨砂面,数据稳定性显著提升,满足蓝宝石片≤2μm 的重复精度要求; 
- 测试稳定:大光斑配合平均算法,避免小光斑扫描不均的问题,实际测试偏差可控制在 2μm 以内; 
- 扩展性强:8 通道控制器可后续增加探头,适配更多晶圆测试需求。 

 
四、LTC1200 与 LTC2600 关键参数对比表
| 对比参数 | LTC1200 | LTC2600 | 
| 测量中心距离 | 20mm | 15mm | 
| 量程 | 1200μm | 2600μm | 
| 检测范围 | ±600μm | ±1300μm | 
| 静态重复精度 | 0.03μm | 0.05μm | 
| 线性误差 | <±0.3μm | <±0.3μm | 
| 小光斑直径 | Φ9.5μm | Φ9μm | 
| 最小可测厚度 | 60μm(5%×1200μm) | 130μm(5%×2600μm) | 
说明
二者线性误差一致,均满足锗片、蓝宝石片的精度需求;LTC2600 量程为 LTC1200 的 2 倍,适配更多厚度规格的晶圆,故推荐优先选用 LTC2600。
 
五、不同特性晶圆适用测试方案分类
(一)适用 “常规小光斑探头 + 标准控制器” 的晶圆种类
此类晶圆需满足不透明、表面平整光滑特性,常规配置即可满足精度与稳定性需求,具体如下:
- 硅片:半导体行业常用晶圆,不透明、表面经抛光处理,平整光滑; 
- 砷化镓(GaAs)片:化合物半导体晶圆,不透明,表面精度高,常用于射频器件; 
- 磷化铟(InP)片:不透明、表面平整,适用于光电子器件; 
- 锗片:本次测试对象,不透明、表面光滑,常规方案可直接适配。 
(二)适用 “交替曝光控制器 + 大光斑探头” 的晶圆种类
此类晶圆需满足透明 / 半透明、表面粗糙(如磨砂、微粗糙) 特性,需特殊配置解决光干扰与扫描不均问题,具体如下:
- 蓝宝石片:本次测试对象,透明、部分规格带有磨砂面,需大光斑与交替曝光; 
- 碳化硅(SiC)片:部分规格为半透明,表面可能存在加工残留的粗糙层; 
- 氮化铝(AlN)片:透明 / 半透明,高温烧结后表面易形成微粗糙,需大光斑覆盖; 
- 石英晶圆:全透明,部分场景下表面需做磨砂处理以减少反光,常规小光斑测试偏差大。 
六、方案价格对比
| 方案类型 | 配置明细 | 总价 | 
| 锗片测试方案 | 2 只 LTC2600(小光斑)+1 台 LT-CCD(双通道) | 25000 元 | 
| 蓝宝石测试方案 | 1 只 LTC2600S(大光斑)+1 台 LT-CCH(8 通道) | 约 55000 元 | 
 
 
说明
蓝宝石方案价格较高,主要因 LT-CCH(高端控制器)成本高于 LT-CCD,且 LTC2600S(大光斑探头)单只占用 4 个通道,需选用 8 通道控制器,进一步增加成本。
 
 
七、结论
- 针对锗片等不透明、表面平整的晶圆,推荐 “LTC2600 小光斑探头 + LT-CCD 双通道控制器” 方案,该方案精度达标(重复精度≤1μm)、量程充足、成本经济(25000 元),符合测试需求; 
- 针对蓝宝石等透明、带磨砂面的晶圆,推荐 “LTC2600S 大光斑探头 + LT-CCH 8 通道控制器” 方案,该方案通过交替曝光消除光干扰、大光斑覆盖粗糙面,可满足重复精度≤2μm      的要求,虽成本较高(约 55000 元),但能解决现有测试稳定性差的核心问题; 
- 建议优先替换现有 LTC1200 探头为 LTC2600,在不降低精度的前提下提升量程,适配更多晶圆厚度规格。