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用渦電流做品質保證:非接觸、全片高密度的薄膜電性量測

技術文章|渦電流 Eddy Current

用渦電流做品質保證:非接觸、全片高密度的薄膜電性量測

渦電流量測利用導電率(conductivity)的局部差異,快速評估薄膜厚度、方塊電阻(Sheet Resistance)、電阻率、材料均勻性等品質特徵。 透過高頻寬量測(10 kHz–100 MHz),可依材料與目標深度調整靈敏度與穿透深度,搭配友善軟體即時輸出結果,特別適合 QA、R&D 與製程監控。

非接觸|不傷薄膜 高速|k samples/sec 高密度成像|全片+邊緣 可量封裝/埋藏層 先看影片(1 分鐘)

為什麼很多人從 4PP 轉向渦電流?

製程越先進,越需要更多量測點更完整的晶圓覆蓋(包含邊緣),同時又不希望探針接觸帶來污染或刮傷風險。

渦電流以非接觸方式快速掃描成像,能更有效支援缺陷偵測、均勻性分析與良率管理。

能測什麼?渦電流常見檢測項目

一套方法,對應多種 QA/製程監控需求:電性、厚度、均勻性、封裝層。
Rs
方塊電阻(Sheet Resistance)
快速 mapping 均勻性與局部異常,支援晶圓/薄膜/導電層。
t
金屬層厚度
以導電特性變化推估膜厚,利於製程窗口與 QA 控制。
ρ
電阻率(Resistivity)
針對材料與區域差異做分析,用於材料比較與研發評估。
材料均勻性 / 其他延伸
電性各向異性、距離/塗層厚度、複材(如碳纖)檢測等。

原理怎麼想?一句話先懂

渦電流 = 用電磁感應「隔空」看導電率差異,再把差異轉成可用數據。

想像你把一個「交變磁場」放在導電材料附近,就像在材料表面輕輕推動一圈圈「旋轉的電流」(也就是渦電流)。 材料的導電率、厚度、結構一旦不同,渦電流的強度與分布就會改變,進而讓量測訊號產生差異。

因此渦電流特別適合用來做快速、非接觸的品質檢測:薄膜 Rs、膜厚、均勻性、甚至封裝/埋藏導電層。

量測架構:反射模式 vs 穿透模式(怎麼選?)

 
雙面穿透(Transmission / Double-side)
雙面穿透式工具可在較大距離下運作,對晶圓高度起伏/位置公差更友善。 大間距特性使其特別適合 robot handling 與整合進製程設備(inline/at-line),並能減少薄/厚晶圓切換時的重新設定時間。
單面反射(Reflection / Frontside / Backside)
反射式通常能做到更小的 spot size(例如毫米級),適合需要高解析度的局部特徵量測。 但也更仰賴精準距離控制,設定上需更謹慎以維持靈敏度與重複性。

成像 vs 4PP:點數決定你「看得到」什麼

高密度資料能抓到小尺度結構與邊緣梯度;少量點位容易漏掉局部異常。

傳統 4PP mapping 多為有限離散點(常見如 49 點),而渦電流成像能在整片晶圓上取得數千到數萬個量測點, 讓你能更完整掌握均勻性與局部結構差異,並且能量測到晶圓邊緣區域,避免「靠外圈插值」造成的資訊缺口。

一張表看懂:4PP vs 渦電流(非接觸)

以下為常見情境對照;實際效果仍取決於樣品、設備與量測設定。
項目 4 點探針(4PP) 渦電流(非接觸)
量測方式 接觸式(探針落點影響) 非接觸 / 即時
敏感薄膜風險 可能刮傷/污染/造成壓力痕 無機械接觸,降低風險
點位密度 有限點位(插值依賴) 高密度掃描成像(利缺陷/均勻性)
封裝/埋藏層 多數情況難以量測 可在一定距離下量測封裝導電層
量產監控 常需 test wafer(接觸顧慮) 可直接量產 wafer(非接觸)

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