在碳化硅襯底厚度測(cè)量中，探頭溫漂與材料各向異性均會(huì)影響測(cè)量精度，且二者相互作用形成耦合效應(yīng)。深入研究這種耦合影響，有助于揭示測(cè)量誤差根源，為優(yōu)化測(cè)量探頭性能提供理論支撐。

耦合影響機(jī)制分析

材料各向異性對(duì)溫漂的促進(jìn)作用

碳化硅材料具有顯著的各向異性，其熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等熱物理性能在不同晶向存在差異 。當(dāng)測(cè)量探頭所處環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由于材料各向異性，探頭不同方向的熱膨脹程度不一致，導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生不均勻應(yīng)力 。這種不均勻應(yīng)力會(huì)進(jìn)一步影響探頭內(nèi)部傳感器的性能，加劇溫漂現(xiàn)象 。例如，在沿碳化硅某一晶向，熱膨脹系數(shù)較大，溫度升高時(shí)該方向伸長(zhǎng)較多，擠壓與之相連的傳感器部件，使傳感器的輸出特性發(fā)生改變，導(dǎo)致測(cè)量誤差增大 。

溫漂對(duì)材料各向異性表現(xiàn)的干擾

測(cè)量探頭的溫漂會(huì)改變探頭與碳化硅襯底的接觸狀態(tài)或測(cè)量環(huán)境，從而干擾材料各向異性的準(zhǔn)確測(cè)量 。溫度變化引起探頭結(jié)構(gòu)變形，使得探頭與襯底表面的接觸壓力分布不均，不同晶向的測(cè)量受力條件改變，導(dǎo)致基于接觸式測(cè)量獲取的材料各向異性參數(shù)出現(xiàn)偏差 。同時(shí)，溫漂導(dǎo)致探頭內(nèi)部電子元件性能波動(dòng)，影響測(cè)量信號(hào)的采集與處理，使反映材料各向異性的測(cè)量數(shù)據(jù)失真 。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)方案

設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選取具有不同晶向的碳化硅襯底樣品，在不同溫度環(huán)境下，使用同一測(cè)量探頭進(jìn)行厚度測(cè)量 。實(shí)驗(yàn)中，利用高精度溫度控制設(shè)備，將環(huán)境溫度設(shè)定為多個(gè)梯度（如 20℃、40℃、60℃等），在每個(gè)溫度點(diǎn)穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量 。采用應(yīng)變片、熱電偶等傳感器，同步監(jiān)測(cè)探頭在測(cè)量過(guò)程中的應(yīng)力變化和溫度變化 。同時(shí)，借助先進(jìn)的光學(xué)測(cè)量設(shè)備，對(duì)碳化硅襯底的晶向和材料特性進(jìn)行精準(zhǔn)表征，為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 。

數(shù)據(jù)處理與分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析不同溫度、不同晶向條件下，測(cè)量探頭溫漂與材料各向異性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 。通過(guò)計(jì)算測(cè)量誤差，研究溫漂與材料各向異性之間的相關(guān)性 。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，如方差分析，判斷二者耦合影響在測(cè)量誤差中的占比 。結(jié)合有限元模擬，建立探頭 - 碳化硅襯底的耦合模型，模擬不同條件下的應(yīng)力、溫度分布情況，從理論層面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，深入探究溫漂與材料各向異性的耦合影響規(guī)律 。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)運(yùn)用第三代掃頻OCT技術(shù)，精準(zhǔn)攻克晶圓/晶片厚度TTV重復(fù)精度不穩(wěn)定難題，重復(fù)精度達(dá)3nm以下。針對(duì)行業(yè)厚度測(cè)量結(jié)果不一致的痛點(diǎn)，經(jīng)不同時(shí)段測(cè)量驗(yàn)證，保障再現(xiàn)精度可靠。?

我們的數(shù)據(jù)和WAFERSIGHT2的數(shù)據(jù)測(cè)量對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了真值的再現(xiàn)性：

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

該系統(tǒng)基于第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相較傳統(tǒng)雙探頭對(duì)射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測(cè)量。其創(chuàng)新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重?fù)絇型硅，到碳化硅、藍(lán)寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對(duì)重?fù)叫凸?，可精?zhǔn)探測(cè)強(qiáng)吸收晶圓前后表面；?

點(diǎn)掃描第三代掃頻激光技術(shù)，有效抵御光譜串?dāng)_，勝任粗糙晶圓表面測(cè)量；?

通過(guò)偏振效應(yīng)補(bǔ)償，增強(qiáng)低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測(cè)量信噪比；

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測(cè)量，覆蓋μm級(jí)到數(shù)百μm級(jí)厚度范圍，還可測(cè)量薄至4μm、精度達(dá)1nm的薄膜。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

此外，可調(diào)諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環(huán)境中抗干擾性強(qiáng)，顯著提升重復(fù)測(cè)量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

系統(tǒng)采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，擺脫傳統(tǒng)SLD光源對(duì)“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的依賴，憑借卓越抗干擾性實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，還能與EFEM系統(tǒng)集成，滿足產(chǎn)線自動(dòng)化測(cè)量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測(cè)量。