晶圓表面檢測怎麼選？粒子、表面瑕疵、TTV 與翹曲各用哪一種量測
良率掉了兩個點，主管要您「找一台晶圓 AOI」。問了三家，報回來的是三種原理完全不同的機器。
三家都沒報錯，是需求還沒拆開。粒子數、表面缺陷的長相、厚度與翹曲，是三種不同的量測。這一頁把它們各自在回答什麼、規格數字怎麼讀，以及評估前要先定下來的事講清楚。
最後實質更新：2026 年 9 月 14 日
先講結論：「晶圓檢測」其實是三種不同的量測
晶圓表面的問題大致分三類。表面上有幾顆粒子？表面缺陷長什麼樣、屬於哪一類？整片晶圓的厚度和形狀有沒有跑掉？
這三題用的物理原理不一樣。粒子靠雷射散射數出來，缺陷靠顯微成像看出來，厚度與翹曲靠非接觸光學量出來。一台機器很難三件事都做到頂，所以先確認您要回答的是哪一題。
三種量測放在同一張表比
下表的規格欄是我們目前三台晶圓設備的標準配置，供您對照量級。實際能力要用您的晶圓測過才算數。
| 比較項目 | 表面粒子 | 表面瑕疵 | TTV 與翹曲 |
|---|---|---|---|
| 要回答的問題 | 有幾顆、在哪裡、多大 | 缺陷長什麼樣、屬於哪一類 | 厚度均不均勻、整片平不平 |
| 原理 | 線型雷射掃描，收散射光換算等效粒徑 | 光學顯微成像，明場與暗場切換 | 非接觸式光學量測上下表面位置 |
| 主要輸出 | 粒子數、分布圖、CSV 原始資料 | 缺陷影像、Wafer Map、SINF 檔案 | Thickness、TTV、Bow、Warp、剖線圖與高度彩色圖 |
| 我們的規格參考 | 0.3 μm（PSL 等效），12 吋全面掃描 ≦ 60 秒 | 0.5 μm（50× 物鏡條件），物鏡 5×–100× | 單點重複性 ≦ 2 μm，12 吋 ≦ 60 秒／片 |
| 不擅長的事 | 看不出缺陷形狀，無法分類刮傷或裂紋 | 高倍率掃整片很耗時，不適合當例行粒子計數 | 不判表面缺陷，只看巨觀形貌 |
| 常見用途 | 製程站點潔淨度監控、機台 PM 後復機 | 出貨前 OQC、封測來料 IQC、失效分析 | 研磨後監控、玻璃載板進料、鍵合前確認 |
粒子機和瑕疵機不是二選一。不少廠是兩台都有：粒子機做例行監控，找出可疑的片子和位置，再拿去瑕疵機看清楚。
粒子：0.3 μm 是等效粒徑，不是量出來的尺寸
雷射散射式的設備並不是「看到」粒子。雷射打在平整處會規則反射走，有粒子的地方光會往各方向散射。感測器收的是散射光強度，再換算成粒徑。
換算的基準是 PSL 標準球。所以 0.3 μm 精確講是「散射強度相當於一顆 0.3 μm PSL 球」的粒子。同一顆粒子，材質或形狀不同，換算出來的等效粒徑也會不同。
| 規格上的數字 | 實務上的意義 |
|---|---|
| 可接受外部 PSL 校正片（0.3、0.5、1.0 μm） | 校正基準在業界標準品上，稽核時比「廠商說有校正」有用 |
| 偵測粒子數上限 > 3,000 顆／片，計數誤差 < ±5% | 機台 PM 後粒子數常是平時的好幾十倍，上限太低會在需要數據時爆表 |
| 全面掃描與局部 ROI 掃描 | 先全掃找熱區，之後追蹤只掃那一塊，時間省很多 |
| 拋光、鍍膜、粗糙面都支援 | 粗糙面背景散射強，能穩定分辨的最小粒徑可能不如規格上限 |
表面瑕疵：明場看反射率差，暗場看散射
明場是光正打下去、正反射回來，看的是反射率差異。殘膠、變色、圖案異常和線路缺角這類「顏色跟周圍不一樣」的缺陷，明場看得清楚。
暗場讓正反射的光跑掉，只收散射光。平整表面在暗場下是黑的，粒子、刮傷、裂紋這種會散射的地方才亮起來。微小的凸起或凹陷，暗場的對比明顯比明場好。
真實的晶圓不會只有一種缺陷，所以兩種照明要能在同一台切換。只有明場，暗場才看得到的微粒會漏；只有暗場，圖案異常又判不出來。
0.5 μm 要連同條件一起讀
我們瑕疵機的 0.5 μm，是用 50× 物鏡、NA 0.80 量到的。晶圓表面粗糙度、有沒有圖案、缺陷本身的對比，都會影響能不能穩定抓到。規格表上的數字是能力上限，不是每一種晶圓都做得到。
倍率也有取捨。倍率越高看得越細，視野越小，掃完整片的時間就越長。實務做法是低倍率先掃全片找可疑點，再自動切到高倍率對那幾個點複檢。
缺陷要自動分類的話，每一類大約要 40 張以上的缺陷影像才有學習效果。良率本來就很高、缺陷樣本湊不出來時，我們反而不建議一開始就走 AI。
TTV、Bow、Warp：三個數字各在講什麼
晶圓或玻璃基板經過薄化、熱製程或多層堆疊後，內部應力釋放會產生形變。肉眼看不出來，但足以讓後面幾道製程整批出問題。
| 參數 | 在量什麼 | 超規時會發生什麼 |
|---|---|---|
| Thickness 與 TTV | TTV 是同一片上厚度的上限減下限，反映研磨、拋光的均勻度 | 研磨砂輪磨損不均時出現楔形誤差，單點量厚看不出來 |
| Bow | 基板中心相對基準平面的凹凸，看整體應力分布 | 曝光機焦深有限，基板不平的區域會失焦 |
| Warp | 相對擬合平面的高點與低點差距，比 Bow 嚴格，也比較接近現場狀況 | 真空吸盤吸不住、傳輸卡片；鍵合時形貌對不上會留空洞 |
透明玻璃基板特別難量。光在上表面反射一次，下表面又反射一次，傳統雷射三角量測容易被干擾。玻璃載板在 FOWLP 製程上翹曲過大，解鍵合那一關破片的機率就高。
我們的 TTV 量測機標準機型針對 12 吋透明玻璃基板與晶圓。單點重複性 ≦ 2 μm，意思是同一個位置反覆量，機台自己造成的變異在 2 μm 以內。量到的數字在跳，主要是樣品本身的差異。
| 量測模式 | 怎麼量 | 什麼時候用 |
|---|---|---|
| A 精密量測 | 每個量測點停 1 秒 | 黃金樣品校正、研發分析、數值在邊緣需要仲裁 |
| B 高效率精密量測 | 每個量測點停 50 毫秒 | 一般量產線的線上監控 |
| C 高速量測 | 移動中量測 | 出貨前快篩、產能時間很緊的全檢 |
常見的做法是日常跑模式 B，量到異常再切回模式 A 確認。產能不會被拖住，要追根究柢的時候也有精度可用。
量厚度之前，先把翹曲處理掉
不只是晶圓。我們在精密微電子的生胚膜厚量測上，遇過同一個問題。生胚本身呈拱狀或傾斜，直接量高度，量到的是「翹曲加膜厚」的總和。
所以系統先把待測面攤平到同一個基準面，再量相對厚度。這一步不做，數據看起來有值，但是錯的。一般料件的翹曲，我們也用過側面取像，看料件和平台之間的間隙來判斷。
Wafer Map 的分布形態，本身就是線索
單看一片的粒子數或缺陷數，看不出是哪一站出問題。把位置畫成 Wafer Map，形態通常能把嫌疑收斂到一兩個方向。
| 分布形態 | 常見的來源方向 |
|---|---|
| 集中在邊緣 | 邊緣製程，或搬運時的夾持 |
| 同心圓或放射狀 | 旋轉類製程，例如旋塗、清洗、CMP |
| 隨機散布 | 環境微粒、清洗製程或人員作業 |
高度彩色圖也是同一個道理。翹曲是碗形、圓頂形還是馬鞍形，對應的應力來源不一樣。剖線圖若看到中心厚、邊緣薄，可以回推研磨機台的傾角或轉速是否偏掉。
資料要能跨廠交換才有用。缺陷資料我們輸出符合 SEMI G85 的 SINF 檔案。機台也支援 SECS/GEM（SEMI E30／E37），可以跟 MES 對接。檔案客戶那邊讀不進去，資料等於白量。
評估前要先定下來的四件事
- 1 晶圓尺寸與上下料方式
載台、對位機構、傳輸路徑和 FOUP 介面都依晶圓尺寸設計。6 吋、8 吋、12 吋不能用換治具的方式共用一台，一台機器對應一種尺寸。
產線同時有多種尺寸，或未來要擴充，請在詢價時就提出來。先做手動、之後再加自動化，通常比一開始規劃好更麻煩。
- 2 表面狀態與要管制的量
有沒有圖案、有沒有鍍膜、要抓的最小缺陷或最小粒徑，以及 TTV、Warp 的管制上限。這幾項直接決定物鏡、光源和掃描策略。
- 3 準備有對照組的樣品
TTV 量測建議 3 到 5 片實際使用的基板，規格內和規格外都要有。規格外的，建議挑在後段出過問題的那幾片。瑕疵檢查要涵蓋不同缺陷類型。
- 4 帶上現有的量測數據
現在用別的機台在量，請提供同一批晶圓的既有數據。用同樣的片子跑一次比對，比任何規格表都直接。