喷淋盘(Showerhead)是刻蚀、CVD等半导体工艺设备中的关键气体分配部件,盘面密集分布数千至上万个微孔,工艺气体通过微孔均匀分配并输送至晶圆表面,从而影响薄膜沉积及刻蚀过程的均匀性。
随着先进制程演进,喷淋盘微孔向数量更多、尺寸更小、精度要求更高的方向发展。面对整盘海量微孔,如何兼顾测量精度与效率,成为喷淋盘量测的核心挑战。

行业痛点:微孔数量多、精度要求高,传统检测效率受限
面对喷淋盘的海量微孔,传统检测主要存在“多、严、慢”三重挑战:
1、 多 —— 一个工件,测量项数以万计。喷淋盘表面密集排布数千至上万个微孔,每个微孔均涉及孔径、圆度、位置度等特征测量。传统逐孔测量方式需要反复执行定位、成像和数据处理,测量任务量大。
2、严 —— 微米级精度要求,测量能力面临挑战。喷淋盘微孔尺寸及相关几何特征控制严格,孔壁垂直度通常要求不小于 89.5°,表面平整度为微米级,部分高密度产品孔径低至0.1–0.3 mm,微孔尺寸偏差一旦超过 0.005mm,气体流量就会出现不均。微小特征对光学分辨能力、成像质量及测量精度均提出较高要求。
3、 慢 —— 逐点测量效率受限,难以满足批量检测需求。传统影像测量通常采用“移动—停止—成像—再移动”的逐点测量方式。面对海量微孔,频繁启停与重复定位显著增加单件检测时间,限制整体量测效率。同时,大量重复测量程序的编制和维护,也增加了操作人员工作量。

技术方案:圆弧飞拍,实现喷淋盘微孔高速批量检测
针对喷淋盘微孔数量多、检测任务量大的特点,天准科技基于VMG 龙门型大行程影像仪-天准与Vispec测量软件,采用圆弧飞拍方式,将传统逐孔停顿成像转变为运动过程中的连续图像采集,在保证测量精度的同时,有效减少设备频繁启停的时间消耗。

1. VMG龙门型大行程影像仪+高倍率光学系统,适配大尺寸喷淋盘检测
针对喷淋盘直径较大、微孔尺寸小的特点,方案采用天准VMG龙门型大行程影像仪,配置13.3:1自动变倍镜头及高清彩色工业数字摄像机,最大放大倍率达337倍,为微孔边缘及细微特征的清晰成像提供硬件基础。
光源系统采用高亮轮廓光,并结合表面特征检测所需的同轴光,兼顾轮廓与表面特征成像,降低反光等因素对图像质量的影响。
2. 圆弧飞拍+连续采集,大幅减少逐孔停顿
针对喷淋盘微孔呈阵列分布的特点,方案采用圆弧飞拍模式。设备沿预设运动轨迹连续移动并采集图像,无需对每个测量位置逐一停顿拍摄,再通过软件识别微孔特征并快速完成圆直径、位置度、坐标等参数的批量测量。

3. DXF图纸匹配+自动定位,减少人工找正与编程
基于Vispec测量软件,可通过双圆等基准特征建立工件定位坐标系,并导入DXF标准工程图纸,通过图像匹配算法完成图纸模型与实际工件的自动对位校准,减少人工找正操作。
在此基础上,可根据检测要求配置曝光参数及评价方向。测量结束后,系统自动输出标准化检测数据及报表,为质量判定与数据分析提供依据。

方案价值:从单件检测效率到整体量测成本优化
· 检测效率提升10.2倍,突破海量孔位检测瓶颈
通过圆弧飞拍将逐孔停顿测量转变为运动过程中的连续采集,减少大量重复启停和定位时间。实际应用中,整体检测效率较传统测量方案提升10.2倍,更适合喷淋盘这类高密度、多孔位工件。
· 减少重复编程,提升量测人效
基于DXF图纸匹配和标准化测量流程,减少人工找正及逐孔编程。对于首件检测、批量检测等场景,可有效降低重复操作负担。
· 以效率提升降低设备投入与量测成本
对高密度微孔喷淋盘,如果单台设备检测能力不足,通常需增加设备数量以满足产能需求。圆弧飞拍提升单台设备的单位时间检测能力,在既定产能要求下,有助于减少设备数量及相应的空间、人员和维护投入,降低整体量测成本。



