在半导体晶圆（硅基、碳化硅等）制造流程中，水并非辅助耗材，而是贯穿湿法清洗、浸没式光刻、实时冷却三大核心工序的 “工艺关键要素”，其性能直接决定晶圆洁净度、光刻分辨率与加工稳定性，具体应用场景如下：
晶圆经过光刻、蚀刻后，表面会残留光刻胶碎屑（尺寸 50-500nm）、金属离子（如 Cu²⁺、Fe³⁺）及纳米颗粒，若未彻底清除，会导致后续图形转移偏差（偏差 > 0.5μm 即报废）或芯片短路。此时需采用去离子水（DI 水）+ 化学试剂的湿法清洗方案：
水的高流动性可均匀覆盖晶圆表面（8-12 英寸晶圆均需全区域浸润），将污染物从微纳沟槽（宽度 < 100nm）中剥离；
水的低化学活性可保护晶圆表面氧化硅（SiO₂）、氮化硅（Si₃N₄）等功能层，避免腐蚀导致的表面粗糙度上升（清洗后粗糙度需控制在 Ra<1nm）；
清洗后水膜需快速沥干，避免残留水痕（水痕会导致金属离子二次附着，残留率需 < 0.1%）。
7nm 及以下先进制程中，传统干式光刻受限于空气折射率（n=1.0），无法满足线宽精度要求。浸没式光刻通过在镜头与晶圆间填充水膜（厚度 50±0.1μm），利用水的高折射率（n=1.44）缩短等效波长（λ 等效 =λ0/n，如 193nm 激光等效波长降至 134nm），将光刻分辨率从干式的 40nm 级提升至 10nm 级以下：
水膜需保持均匀且无气泡（气泡会导致光散射，图形边缘粗糙度增加 30%）；
水膜厚度波动会直接改变等效波长，引发线宽偏差（如厚度偏差 0.2μm，线宽偏差达 0.5nm，超出 7nm 制程 ±0.3nm 的公差要求）。
晶圆在高速研磨（转速 3000r/min）、激光掺杂（功率 100W）等工序中，局部瞬时温度可达 200-300℃，若热量堆积会导致：
晶圆热应力不均，翘曲量超过 2μm（封装要求翘曲量 < 1μm）；
功能层（如金属电极）因高温氧化失效。
通过 30-50μm 厚的水膜覆盖，利用水的高比热容（4.2kJ/(kg・℃)），可将晶圆温度稳定控制在 25±2℃，热应力翘曲量降至 0.5μm 以下。
晶圆生产中，水膜厚度需严格匹配工序需求，偏差超过 0.5μm 即可能导致批量不良，具体影响如下表所示：
以某 12 英寸晶圆厂数据为例：当光刻水膜厚度偏差从 0.1μm 扩大至 0.3μm 时，芯片良率从 90% 骤降至 65%，单日损失超 50 万元。因此，实时、高精度的水膜厚度测量与控制是晶圆制造的核心需求。
泓川科技 LTC400 光谱共焦传感器凭借 “宽量程、大角度、高性价比” 特性，可完全替代传统白光干涉测厚方案，其技术原理、核心参数与实施方案如下：
LTC400 基于光谱共焦原理实现非接触式厚度测量，核心逻辑为 “双界面反射光波长解析 + 厚度差值计算”，具体流程如下：
光源与聚焦：发出 400-800nm 连续白光，经色差透镜组后，不同波长光聚焦于不同距离（如 400nm 聚焦距离 10mm，800nm 聚焦距离 10.4mm）；
双界面反射：水膜上表面（空气 - 水）反射光波长 λ₁、下表面（水 - 晶圆）反射光波长 λ₂，分别对应传感器到上表面的距离 D₁、到下表面的距离 D₂（参考文档 Excel 数据：CH1 - 距离 1=D₁，CH1 - 距离 2=D₂）；
厚度计算：通过内置算法将 λ₁/λ₂转换为 D₁/D₂，水膜厚度 H=D₂-D₁（直接输出 CH1 - 厚度，如 Excel 中 699.224755 时刻厚度为 0.133326mm=133.326μm，符合清洗工序需求）。
核心参数匹配性（引用 LTC400 参数表）：
量程 400μm：覆盖 20-100μm 全工序需求；
最小可测厚度 20μm（5% F.S.，F.S.=400μm）：满足清洗工序下限；
静态重复精度 < 0.012μm、线性误差 <±0.1μm：匹配光刻 ±0.1μm 精度要求；
温度特性 < 0.03% F.S./℃：适应车间 25±5℃温度波动，无额外误差补偿。
LTC400 配套测控软件集成三大核心算法，解决水膜湍流、表面波动问题：
卡尔曼滤波算法：对 21Khz 采样的原始距离数据（D₁、D₂）进行滤波，将水膜湍流导致的瞬时波动从 ±0.3μm 降至 ±0.05μm，确保厚度数据稳定；
厚度差值算法：实时计算 H=D₂-D₁，并与设定阈值（如光刻 50μm）对比，输出偏差值 ΔH=H - 设定值；
PID 闭环控制算法：将 ΔH 传输至上位机，上位机通过 PID 调节供水阀流量（调节范围 10-50mL/min），响应时间 < 10ms，确保厚度回归设定值（如 ΔH=+0.2μm 时，减小供水量 0.5mL/min）。
传感器安装与校准
安装：将 LTC400 固定于晶圆上方 10mm 处（匹配测量中心距离），2 台传感器对称布置（覆盖 8 英寸晶圆 ±43° 测量角度）；
校准：使用 20μm、50μm、100μm 标准石英片，通过 SDK 校准厚度误差，确保实际测量误差 <±0.08μm。
实时采集与数据处理
启动连续采集模式，采样频率设为 21Khz，数据通过 FC/PC 光纤传输至上位机；
软件自动运行卡尔曼滤波，每秒输出 1000 组有效厚度数据（剔除异常值，如 Excel 中连续采集的稳定厚度序列）。
闭环控制与异常报警
设定厚度阈值（如清洗 20-100μm、光刻 50±0.1μm），当 H 超出范围时，触发声光报警并暂停工序；
上位机根据 PID 算法实时调节供水系统，如光刻工序中 ΔH=+0.15μm 时，供水流量从 30mL/min 降至 29.5mL/min，10ms 内将 H 回调至 50.02μm。
与传统白光干涉测厚方案相比，LTC400 在 “测量角度、动态适应性、成本” 三大维度具备碾压性优势，具体对比如下：
典型场景验证：在水膜湍流导致表面形成曲率半径 1mm 的弧面时，白光干涉因角度限制，30% 边缘区域无法测量；而 LTC400±43° 偏转角可完全覆盖，厚度数据偏差 < 0.05μm，远优于白光干涉的 ±0.2μm。
某 12 英寸晶圆厂将 LTC400 应用于浸没式光刻与湿法清洗水膜控制后，关键指标显著优化：
光刻水膜厚度控制精度从 ±0.3μm 提升至 ±0.08μm，光刻良率从 85% 升至 98%；
清洗工序水膜厚度达标率从 80% 升至 99.5%，污染物残留率降至 0.05%；
设备采购与维护成本较白光干涉方案降低 42%，投资回收期仅 6 个月；
数据反馈延迟从 50ms 缩短至 8ms，避免因滞后导致的批量不良（月减少不良晶圆 300 片）。
在半导体制程向 3nm、2nm 突破的背景下，水膜厚度的微米级控制已成为晶圆良率的 “关键变量”。泓川科技 LTC400 光谱共焦传感器以 “高精度、大角度、高性价比” 的核心优势，不仅解决了传统测厚方案的角度局限与成本痛点，更通过实时闭环控制为晶圆生产的工艺稳定性提供了可靠保障，成为半导体智能制造的核心测量利器。