膜厚测量系统 GS-300
该系统具备模式匹配功能，X-Y定位精度可达2微米以下。

支持集成到Φ300mm EFEM单元的备用端口中
实现嵌入晶圆中的布线图案的图案对齐
满足半导体工艺的高吞吐量需求
支持缺口对齐功能
小足迹规格

GS-300 是整机自动化晶圆检测设备

一、产品概述

GS-300 是日本大塚电子专为 300mm（12 寸）半导体晶圆量产产线开发的 EFEM 前端集成式全自动膜厚 Mapping 检测整机。设备采用分光干涉法，搭载大塚自研 FFT 多层膜解析专立算法，属于产线 Inline 在线检测设备，可直接对接晶圆设备前端 EFEM 的备用 Load Port 装载端口，依靠产线机械手自动上下晶圆，完成整片晶圆厚度分布扫描检测，输出厚度云图与 TTV 总厚度偏差数据，用于半导体先进制程品质监控与良率管控。

二、型号说明

• 型号：GS-300

• 适用晶圆：Φ300mm（12 寸）裸硅晶圆、TSV 图形晶圆、临时键合复合晶圆、SiC 基板

• 设备类型：Load Port 端口对接型全自动 Mapping 膜厚检测系统

• 服务：日本大塚电子出品，国内由大塚电子（苏州）提供技术支持与售后

三、整机用材与结构设计

1. 机柜主体：立式紧凑型钣金机柜，表面防静电无尘涂层，满足半导体 Class1 高洁净车间要求，低粒子析出，避免晶圆污染。整机尺寸 W475×D555×H1600mm，机身窄，可紧贴 EFEM 侧边布置，节省无尘车间宝贵空间。

2. 运动载台：RθXY 四轴高精度运动平台，导轨、传动组件采用低粉尘稳定材质，X-Y 重复定位精度≤2μm，长时间量产连续扫描不易产生位置漂移。

3. 光学测量单元：同轴显微光学测头搭配 IR 红外对位相机，光纤传导光路，光学元件镀高稳定性光学膜；宽光谱光源，抗环境杂光干扰，长期使用光衰小。

4. 晶圆承载腔体：腔体采用低析出洁净材料，真空 / 静电吸附载台，柔和取放晶圆，降低碎片风险；配备安全互锁、急停按钮，符合半导体设备安全规范。

5. 电控系统：工业级工控主机，通讯模块具备强抗干扰能力，支持与产线 MES、EFEM 机械手信号对接，适配工厂复杂电磁环境。

四、核心技术参数表

五、产品核心优势与特点

1. 原生适配 EFEM 产线，全自动在线检测可直接挂载在 300mm EFEM 前端模组备用 Load Port 端口，依靠产线机械手自动完成晶圆传入、检测、回传，全程密闭自动化，无需人工搬运晶圆，规避人工操作带来的污染、划痕、碎片风险，不打断原有生产工艺流程。

2. IR 红外图案匹配定位，支持图形晶圆微区定点测量除传统槽口定位外，内置红外相机可识别晶圆 TSV 沟槽、布线、芯片图形，依托图形匹配完成高精度对位，可在指定芯片图形区域定点测量硅残留厚度，解决 TSV 工艺图形区局部厚度检测难点，裸晶圆与图形晶圆均可兼容。

3. 高精度全域 Mapping 扫描，量化晶圆厚度均匀性RθXY 四轴载台自动扫描整片晶圆，生成彩色厚度分布云图，直观展示晶圆厚薄分布，自动计算 TTV 总厚度偏差、局部最大最小厚度。数据可用于背面研磨、键合工艺均匀性评估，支撑产线 SPC 统计制程管控，提前识别研磨不均、局部过薄等工艺异常。

4. 非接触无损光学检测，具备多层复合膜解析能力采用分光干涉光学原理，测头不接触晶圆表面，不会划伤镜面、图形面；可穿透透明保护膜，一次性解析多层结构，同步获取硅基底、氧化膜、氮化膜、临时键合树脂层等多层膜厚度数据，适配多层复合结构晶圆检测。

5. 洁净紧凑型立式机柜，节约无尘车间空间一体化窄机身立式设计，紧贴 EFEM 侧边安装，不占用主工艺通道；整机低粒子析出，满足高等级洁净车间使用要求。

6. 量产级稳定数据输出，支持对接工厂 MES 系统设备自动记录晶圆 ID、全部点位厚度数据、Mapping 云图，保存检测日志；支持标准通讯协议对接 MES 系统，实现数据自动上传、制程追溯、良率分析，满足半导体工厂数字化生产管理需求。

7. 宽测量范围，多材质基板兼容单台设备覆盖超薄介质膜至厚硅基板、树脂键合层、SiC 宽禁带基板，无需更换测头，适配多道工艺检测需求。

六、产品用途与应用场景

GS-300 面向 12 寸 300mm 晶圆先进半导体制造、先进封装产线，主要应用：

1. 晶圆背面研磨（BG）工艺：晶圆减薄后整片厚度、TTV 均匀性在线检测，监控超薄晶圆研磨品质。

2. TSV 硅通孔工艺：TSV 图形晶圆研磨后，图形区域硅残留厚度定点检测。

3. 晶圆临时/泳久键合工艺：检测键合树脂层厚度、键合后复合晶圆整体厚度分布，评估键合均匀性。

4. SOI 晶圆、SiC 宽禁带半导体基板：研磨抛光后的基板厚度 Mapping 检测，功率器件基板品质检验。

5. 先进封装制程：薄晶圆、复合支撑晶圆面内厚度均匀性在线检验，用于制程良率监控。

七、基础使用说明

1. 设备集成安装：将 GS-300 整机布置在 EFEM 前端备用 Load Port 侧，完成机械手通讯对接、I/O 信号调试，接入供电与网络。

2. 晶圆自动传送：EFEM 机械手将待检测晶圆从 FOUP 取出，送入 GS-300 腔体，腔体自动闭合。

3. 晶圆对位：设备自动执行预对准；裸晶圆采用槽口定位，TSV 图形晶圆启用 IR 红外图案匹配，完成高精度坐标校正。

4. 厚度扫描测量：RθXY 载台按预设点位逐点分光干涉测量，单点测量≤1s，同步采集光谱并通过 FFT 算法解析各层膜厚。

5. 数据生成与上传：扫描完成自动生成厚度云图、TTV 报表，数据自动保存，按需上传 MES 系统。

6. 晶圆回传：检测完成腔体开门，机械手取回晶圆，放回 FOUP 或流转至下一工序，完成检测循环。

7. 日常维护：定期清洁光学窗口与载台，监控光源状态，设备支持自动校准；大塚电子提供定期维护与校准服务。