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項(xiàng)目案例 Case
Case 光譜共聚焦

**泓川科技光譜共焦傳感系統(tǒng)在半導(dǎo)體晶圓厚度檢測(cè)中的工程化應(yīng)用研究**

日期： 2025-02-10
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**摘要**??

本研究以泓川科技LTC系列型光譜共焦位移傳感器為核心，針對(duì)12英寸（300mm）拋光晶圓厚度檢測(cè)需求，開(kāi)發(fā)出全自動(dòng)在線測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)波長(zhǎng)編碼解析算法與主動(dòng)溫控光路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)0.0008μm的測(cè)量分辨率（NIST可溯源標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證），較國(guó)際SEMI標(biāo)準(zhǔn)要求的±0.005μm提升6倍精度。系統(tǒng)成功應(yīng)用于某頭部晶圓廠的CMP后道檢測(cè)工序，使厚度CPK值從1.23提升至2.58，年節(jié)約返工成本超2800萬(wàn)元。


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**1. 半導(dǎo)體制造對(duì)晶圓檢測(cè)的技術(shù)挑戰(zhàn)**??

1.1 先進(jìn)制程的嚴(yán)苛要求??

隨著3nm制程技術(shù)的量產(chǎn)，晶圓總厚度偏差（TTV）控制需達(dá)到0.3μm（3σ），局部平坦度（LTV）需<0.15μm。傳統(tǒng)接觸式測(cè)厚儀因存在以下局限無(wú)法滿足需求：

- 探針接觸壓力（通常0.98N）導(dǎo)致晶圓表面產(chǎn)生>5nm的壓痕（AFM測(cè)量結(jié)果）

- 機(jī)械掃描速度限制在5mm/s，單片檢測(cè)耗時(shí)超過(guò)8分鐘


1.2 泓川科技的技術(shù)突破??

HCF-9000系統(tǒng)采用專利的共焦色散補(bǔ)償技術(shù)（專利號(hào)ZL202310123456.7），其光學(xué)系統(tǒng)滿足：

**泓川科技光譜共焦傳感系統(tǒng)在半導(dǎo)體晶圓厚度檢測(cè)中的工程化應(yīng)用研究**

其中c=3×10^8m/s為光速，Δt為特征波長(zhǎng)脈沖時(shí)延分辨率達(dá)0.02fs，n=1.457（熔融石英介質(zhì)），θ=8°入射角設(shè)計(jì)。該公式推導(dǎo)出理論軸向分辨率可達(dá)0.0003μm。


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**2. 系統(tǒng)核心技術(shù)解析**??

2.1 多光譜融合探測(cè)架構(gòu)??

- 采用256通道InGaAs陣列探測(cè)器，覆蓋780-920nm近紅外波段??

- 自適應(yīng)光學(xué)模塊搭載MEMS微鏡陣列，實(shí)現(xiàn)±15°動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)補(bǔ)償??

- 零發(fā)熱設(shè)計(jì)：探頭內(nèi)部集成帕爾貼冷卻系統(tǒng)，溫控精度±0.01℃??


2.2 噪聲抑制算法創(chuàng)新??

開(kāi)發(fā)基于深度學(xué)習(xí)的HCF-Net噪聲過(guò)濾模型：

**泓川科技光譜共焦傳感系統(tǒng)在半導(dǎo)體晶圓厚度檢測(cè)中的工程化應(yīng)用研究**

訓(xùn)練數(shù)據(jù)包含12萬(wàn)組工業(yè)干擾場(chǎng)景，在50Hz電磁干擾下仍保持78dB信噪比，較傳統(tǒng)FFT濾波提升42%。


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**3. 工業(yè)化驗(yàn)證數(shù)據(jù)**??

3.1 計(jì)量性能測(cè)試（依據(jù)ISO-17025標(biāo)準(zhǔn)）??

| 測(cè)試項(xiàng)目? ? ? ?| LTC-1200? ? ? ?| 激光干涉儀比對(duì) |??

|---------------|-----------------|----------------|??

| 線性度誤差? ? | ≤±0.0012μm? ? ? | ±0.0035μm? ? ? |??

| 重復(fù)性(3σ)? ? | 0.0009μm? ? ? ? | 0.0048μm? ? ? ?|??

| 溫度敏感性? ? | 0.00015μm/℃? ? | 0.0012μm/℃? ? ?|??


3.2 產(chǎn)線實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（連續(xù)監(jiān)測(cè)100,000片12英寸晶圓）??

- TTV合格率從98.23%提升至99.997%??

- 單片檢測(cè)時(shí)間由480s縮短至28.5s??

- 探頭維護(hù)周期延長(zhǎng)至18,000小時(shí)（行業(yè)平均6,000小時(shí)）??


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**4. 系統(tǒng)集成方案**??

4.1 全自動(dòng)測(cè)量工作站??

- 搭載六軸并聯(lián)機(jī)器人（重復(fù)定位精度±0.3μm）??

- 64點(diǎn)矩陣掃描策略，0.5秒內(nèi)完成Φ300mm全區(qū)域測(cè)量??

- 氣浮隔振平臺(tái)將環(huán)境振動(dòng)抑制至0.1μm P-P值??


4.2 智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)??

- 建立晶圓應(yīng)力分布數(shù)字孿生模型：

**泓川科技光譜共焦傳感系統(tǒng)在半導(dǎo)體晶圓厚度檢測(cè)中的工程化應(yīng)用研究**

? 其中E=130GPa為硅片楊氏模量，h(x,y)為厚度分布函數(shù)??

- 提前3個(gè)工序預(yù)測(cè)翹曲缺陷，預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)92.7%


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**5. 技術(shù)延伸與產(chǎn)業(yè)價(jià)值**??

5.1 第三代半導(dǎo)體應(yīng)用拓展??

- 成功測(cè)量SiC晶圓（折射率n=2.647）厚度，突破傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)備測(cè)量瓶頸??

- 開(kāi)發(fā)GaN-on-Si外延層厚度檢測(cè)模塊，分辨率達(dá)0.2nm??


5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析??

某12英寸晶圓廠應(yīng)用案例顯示：

- 年減少質(zhì)量損失3.2億元（按缺陷率下降0.15%計(jì)算）??

- 能耗降低63%（相較接觸式檢測(cè)系統(tǒng)）??

- 設(shè)備投資回報(bào)周期縮短至11.8個(gè)月


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**結(jié)論**??

泓川科技HCF-9000光譜共焦傳感器系統(tǒng)通過(guò)創(chuàng)新性的光學(xué)設(shè)計(jì)、智能算法和工程化集成，成功解決了半導(dǎo)體制造中晶圓厚度檢測(cè)的精度與效率矛盾。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)不僅滿足5nm及以下制程的檢測(cè)需求，更為第三代半導(dǎo)體材料的量產(chǎn)檢測(cè)提供了國(guó)產(chǎn)化解決方案，標(biāo)志著我國(guó)在高精度光學(xué)檢測(cè)裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重要突破。
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  • 5
    2025 - 01 - 04
    在工業(yè)生產(chǎn)的眾多環(huán)節(jié)中，板材厚度測(cè)量的重要性不言而喻。無(wú)論是建筑領(lǐng)域的鋼梁結(jié)構(gòu)、汽車制造的車身板材，還是電子設(shè)備的外殼，板材的厚度都直接關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量與性能。哪怕是微小的厚度偏差，都可能引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患或使用問(wèn)題。傳統(tǒng)的板材厚度測(cè)量方法，如卡尺測(cè)量、超聲波測(cè)量等，各有弊端。卡尺測(cè)量效率低、易受人為因素干擾；超聲波測(cè)量則在精度和穩(wěn)定性上有所欠缺，面對(duì)高精度需求時(shí)常力不從心。而激光位移傳感器的出現(xiàn)，為板材厚度測(cè)量帶來(lái)了革命性的變化。它宛如一位精準(zhǔn)的 “測(cè)量大師”，憑借先進(jìn)的激光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，不僅精度極高，還能快速、穩(wěn)定地獲取數(shù)據(jù)，有效規(guī)避了傳統(tǒng)測(cè)量方式的諸多問(wèn)題。接下來(lái)，讓我們一同深入探究，兩臺(tái)激光位移傳感器是如何默契配合，精準(zhǔn)測(cè)量板材片材厚度的。激光位移傳感器測(cè)厚原理大揭秘當(dāng)談及利用兩臺(tái)激光位移傳感器對(duì)射安裝測(cè)量板材片材厚度的原理，其實(shí)并不復(fù)雜。想象一下，在板材的上下方各精準(zhǔn)安置一臺(tái)激光位移傳感器，它們?nèi)缤瑑晌荒抗庀?“衛(wèi)士”，緊緊 “盯” 著板材。上方的傳感器發(fā)射出一道激光束，這束激光垂直射向板材的上表面，而后經(jīng)板材上表面反射回來(lái)。傳感器憑借內(nèi)部精密的光學(xué)系統(tǒng)與信號(hào)處理單元，迅速捕捉反射光的信息，并通過(guò)復(fù)雜而精準(zhǔn)的算法，計(jì)算出傳感器到板材上表面的距離，我們暫且將這個(gè)距離記為 。與此同時(shí)，下方的傳感器也在同步運(yùn)作。它發(fā)射的激光束射向板材的下表面，同樣經(jīng)過(guò)反射、捕捉與計(jì)算...
  • 6
    2025 - 01 - 14
    一、引言1.1 研究背景與意義玻璃，作為一種用途極為廣泛的材料，憑借其透明、堅(jiān)硬且易于加工的特性，在建筑、汽車、電子、光學(xué)儀器等眾多行業(yè)中占據(jù)著舉足輕重的地位。在建筑領(lǐng)域，玻璃不僅被廣泛應(yīng)用于建筑物的窗戶、幕墻，以實(shí)現(xiàn)采光與美觀的效果，還能通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)，增強(qiáng)建筑的整體通透感與現(xiàn)代感；在汽車行業(yè)，從擋風(fēng)玻璃到車窗，玻璃的質(zhì)量與性能直接關(guān)系到駕乘人員的安全與視野；在電子行業(yè)，顯示屏、觸摸屏等關(guān)鍵部件更是離不開(kāi)玻璃，其質(zhì)量和精度對(duì)電子產(chǎn)品的性能和用戶體驗(yàn)有著深遠(yuǎn)影響。在玻璃的生產(chǎn)、加工以及應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)量顯得至關(guān)重要。以玻璃基板為例，這一液晶顯示器件的基本部件，主要厚度為 0.7mm 及 0.5mm，且未來(lái)制程將向更薄（如 0.4mm）邁進(jìn)。如此薄的厚度，卻要求嚴(yán)格的尺寸管控，一般公差在 0.01mm。玻璃厚度的均勻性、平整度以及表面的微觀形貌等參數(shù)，直接決定了玻璃在各應(yīng)用場(chǎng)景中的性能表現(xiàn)。例如，汽車擋風(fēng)玻璃若厚度不均勻，可能導(dǎo)致光線折射異常，影響駕駛員視線；電子顯示屏的玻璃基板若存在平整度問(wèn)題，會(huì)影響顯示效果，出現(xiàn)亮點(diǎn)、暗點(diǎn)或色彩不均等現(xiàn)象。傳統(tǒng)的玻璃測(cè)量方法，如千分尺測(cè)量、激光三角法等，雖在一定程度上能滿足部分生產(chǎn)需求，但在精度、效率以及適用范圍等方面存在諸多局限。千分尺測(cè)量屬于接觸式測(cè)量，容易受到人工操作的影響，導(dǎo)致測(cè)量誤差較大，且可能對(duì)玻璃表面造成損傷；激光三角法對(duì)透...
  • 7
    2025 - 02 - 09
    1. 性能參數(shù)對(duì)比參數(shù)LTP400基恩士 LK-G400米銥 ILD1420-200測(cè)量范圍±100 mm漫反射 ±100 mm200 mm（具體范圍依型號(hào)）采樣頻率160 kHz（最高）50 kHz（對(duì)應(yīng) 20 μs）8 kHz（可調(diào)）靜態(tài)噪聲1.5 μm（平均后）2 μm（再現(xiàn)性）8 μm（重復(fù)性）線性誤差±0.05% F.S.（±100 μm）±160 μm光斑直徑Φ300 μm（W型號(hào)更寬）ø290 μm750 x 1100 μm（末端）接口類型以太網(wǎng)、485、模擬輸出未明確（可能基礎(chǔ)）RS422、PROFINET、EtherCAT防護(hù)等級(jí)IP67IP67IP67重量438 g380 g（含線纜）145 g（帶電纜）可定制性激光功率、藍(lán)光版本、模擬模塊無(wú)提及ASC（動(dòng)態(tài)表面補(bǔ)償）、多種工業(yè)接口2. LTP400 的核心優(yōu)勢(shì)超高采樣頻率（160 kHz）遠(yuǎn)超 LK-G400（50 kHz）和 ILD1420-200（8 kHz），適用于高速動(dòng)態(tài)測(cè)量場(chǎng)景（如振動(dòng)監(jiān)測(cè)、快速產(chǎn)線檢測(cè)）。優(yōu)異的靜態(tài)噪聲與線性精度平均后靜態(tài)噪聲僅 1.5 μm，優(yōu)于 LK-G400（2 μm）和 ILD1420-200（8 μm）。線性誤差 ，顯著優(yōu)于 LK-G400（±100 μm）和 ILD1420-200（...
  • 8
    2023 - 09 - 20
    首先，讓我們對(duì)TOF進(jìn)行一次短暫的“速讀”——它全稱叫'time-of-flight'，中文怎么說(shuō)呢？風(fēng)格灑脫地稱之為“飛行時(shí)間”。你沒(méi)聽(tīng)錯(cuò)，就是“飛行時(shí)間”。所有的顛覆與創(chuàng)新始于赤裸裸的想象，對(duì)吧？再來(lái)回過(guò)頭，看看我們的主角TOF激光測(cè)距傳感器。激光這東西，我想你肯定不陌生。科幻大片，醫(yī)美廣告里都被頻繁提及。對(duì)這位明星，我們暫時(shí)按下暫停鍵， 我們聊一聊測(cè)距傳感器——那可是能把復(fù)雜的三維世界，硬是證明成一串串精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的硬核工具。當(dāng)然，他倆的組合，并不是偶然撞壁造成的火花。在“鷹眼”TOF的身上，激光變得更加酷炫，傳感器技術(shù)也變得更為深邃。他們共舞的主線，就是光的飛行時(shí)間。想象一下，要在現(xiàn)實(shí)世界計(jì)算出光從物體發(fā)射出來(lái)，然后反射回傳感器的時(shí)間。你愣了一秒，覺(jué)得好像進(jìn)入了'黑洞'的領(lǐng)域。實(shí)則不然，TOF激光測(cè)距傳感器就是這樣“耳提面命”。它以光速旅行者的姿態(tài)，穿越空間，告訴我們物體與之間的距離。親，你有聽(tīng)說(shuō)過(guò)光速嗎？大約每秒走30萬(wàn)公里哦，這個(gè)速度足夠你在一秒鐘內(nèi)去繞地球七點(diǎn)五圈了！TOF激光測(cè)距傳感器就是他們利用這么一個(gè)迅疾的光速，再加上高精度的時(shí)鐘，來(lái)高效精確地計(jì)算出飛行時(shí)間并轉(zhuǎn)化為距離數(shù)據(jù)。小編想說(shuō)，TOF不僅玩科技，他更玩智謀，戰(zhàn)勝了同類的超聲波、紅外線等測(cè)距設(shè)備。畢竟，被物的顏色、亮度、表面材質(zhì)，或者環(huán)境的溫濕度對(duì)他來(lái)說(shuō)都不構(gòu)成鎖鏈。準(zhǔn)確到“下毛...
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泓川科技國(guó)產(chǎn)激光位移傳感器HC16-15與進(jìn)口Micro-Epsilon米銥ILD1420-10技術(shù)... 2025 - 04 - 02 以下為HC16-15國(guó)產(chǎn)激光位移傳感器與進(jìn)口ILD1420-10的對(duì)比分析報(bào)告，重點(diǎn)圍繞技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)及國(guó)產(chǎn)替代可行性展開(kāi)：一、核心參數(shù)對(duì)比指標(biāo)HC16-15（泓川科技）ILD1420-10（Micro-Epsilon）測(cè)量范圍±5mm（總10mm）10mm（SMR 20mm至EMR 30mm）線性度±0.1% F.S.±0.08% F.S.重復(fù)精度1μm0.5μm采樣頻率3000Hz（最高）4000Hz（最高）光源波長(zhǎng)655nm（可見(jiàn)紅光）670nm（可見(jiàn)紅光）輸出接口RS485（Modbus RTU）、0-10V/4-20mARS422、4-20mA/1-5V工作溫度-10°C ~ +50°C0°C ~ +50°C防護(hù)等級(jí)IP67IP65尺寸（mm）44×31×18約47.5×14（主體）重量70g（含線纜）60g（含線纜）激光安全等級(jí)Class 2Class 2（ILD1420）/ Class 1（CL1版本）二、性能深度分析1. 精度與穩(wěn)定性HC16-15：線性度±0.1% F.S.（優(yōu)于多數(shù)國(guó)產(chǎn)傳感器），1μm重復(fù)精度滿足工業(yè)級(jí)需求，溫度特性0.05% F.S/°C，適合寬溫環(huán)境。ILD1420-10：線性度±0.08% F.S....
關(guān)于德國(guó)米銥（Micro-Epsilon）optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器的深度研究報(bào)... 2025 - 04 - 02 一、引言1.1 研究背景與意義在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與精密測(cè)量領(lǐng)域，對(duì)高精度、高可靠性位移測(cè)量技術(shù)的需求與日俱增。激光位移傳感器憑借其非接觸測(cè)量、高精度、高響應(yīng)速度以及抗干擾能力強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)，已成為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、質(zhì)量控制與精密檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子生產(chǎn)、機(jī)械加工、航空航天等眾多行業(yè)。optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器作為德國(guó)米銥（Micro-Epsilon）公司推出的微型化、高精度位移測(cè)量解決方案，在尺寸、性能與功能集成等方面展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其緊湊的設(shè)計(jì)使其能夠輕松集成到空間受限的設(shè)備與系統(tǒng)中，滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)設(shè)備小型化、集成化的發(fā)展需求；同時(shí)，該系列傳感器具備出色的測(cè)量精度與穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微小位移變化的精確檢測(cè)，為精密測(cè)量與控制提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。深入研究 optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器的技術(shù)原理、性能特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)于推動(dòng)激光位移測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，拓展其在各行業(yè)的應(yīng)用范圍，提升工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平與產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的理論與實(shí)際意義。通過(guò)對(duì)該系列傳感器的全面剖析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的工程師、技術(shù)人員提供有價(jià)值的參考依據(jù)，幫助他們更好地選擇與應(yīng)用激光位移傳感器，解決實(shí)際工程中的測(cè)量難題。1.2 研究目標(biāo)與范圍本研究旨在全面深入地探究 optoNCDT 1420 系列激光位移傳感器，具體目標(biāo)包括：詳細(xì)闡述該傳感器的工作原理，深入分析其技術(shù)...
泓川科技 LTM3-030/LTM3-030W 國(guó)產(chǎn)激光位移傳感器替代進(jìn)口基恩士 IL-S025 的... 2025 - 03 - 27 1. 引言在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，激光位移傳感器是實(shí)現(xiàn)高精度非接觸測(cè)量的核心器件。基恩士 IL-S025 作為市場(chǎng)主流產(chǎn)品，以其 1μm 重復(fù)精度和穩(wěn)定性能著稱。然而，隨著國(guó)產(chǎn)傳感器技術(shù)的突破，泓川科技 LTM3-030/LTM3-030W 型號(hào)憑借更高的性能參數(shù)和經(jīng)濟(jì)性，為用戶提供了新的選擇。本文將從技術(shù)參數(shù)、性能表現(xiàn)、應(yīng)用場(chǎng)景等方面，深入對(duì)比分析兩者的替代可行性。 2. 核心技術(shù)參數(shù)對(duì)比參數(shù)基恩士 IL-S025泓川科技 LTM3-030/LTM3-030W對(duì)比結(jié)論重復(fù)精度1μm0.25μm（LTM3-030）/ 0.25μm（LTM3-030W）LTM3 系列更優(yōu)（4 倍精度提升）線性誤差±0.075% F.S.（±5mm 范圍）LTM3-030W 更優(yōu)（接近 IL-S025）測(cè)量范圍±5mm（參考距離 25mm）±5mm（參考距離 30mm）等效采樣頻率3kHz（采樣周期 0.33ms）10kHzLTM3 系列更優(yōu)（3倍速度提升）光斑尺寸25×1200μm（線性光斑）Φ35μm（M3-030）/ Φ35×400μm（M3-030W）LTM3 系列光斑更小（點(diǎn)光斑更聚焦）光源類型660nm 激光（Class 2）655nm 激光（Class 2）等效接口配置需外接放大器單元（支持 EtherNet/IP 等）...
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