引言
碳化硅襯底高溫加工過程中,溫度的劇烈變化會引發測量探頭溫漂,嚴重影響襯底厚度等參數的測量精度,進而干擾加工工藝的精準控制。探尋有效的動態修正方法,是保障高溫加工質量與效率的關鍵所在。
溫漂影響因素分析
在高溫加工場景下,測量探頭溫漂受多因素共同作用。一方面,高溫環境直接導致探頭材料熱膨脹系數改變,引發內部結構變形,影響測量元件的性能 。例如,探頭中的金屬部件在高溫下膨脹,可能擠壓傳感器,使其測量基準發生偏移。另一方面,加工過程中產生的熱輻射、熱對流等傳熱方式,會使探頭各部位受熱不均,形成復雜的溫度梯度,加劇溫漂現象 。此外,加工設備運行產生的振動與電磁干擾,與高溫因素疊加,進一步惡化探頭的工作環境,干擾測量信號的準確性 。
動態修正方法
實時動態監測技術
利用高響應速度的溫度傳感器(如紅外溫度傳感器、熱電偶),對測量探頭進行全方位實時監測 。將多個傳感器布置在探頭關鍵部位,構建溫度監測網絡,實時獲取探頭表面及內部的溫度分布數據 。結合高速數據采集系統,以毫秒級甚至更高頻率采集溫度數據,確保能夠捕捉到探頭在高溫加工過程中快速變化的溫度信息 。通過無線傳輸技術,將采集到的數據實時傳輸至控制系統,為后續的溫漂修正提供基礎數據 。
動態模型建立與優化
基于實時監測的溫度數據,建立測量探頭溫漂的動態數學模型 。采用自適應濾波算法(如最小均方誤差算法 LMS、遞歸最小二乘法 RLS),根據實時溫度變化動態調整模型參數,使其更貼合探頭在高溫環境下的實際溫漂特性 。引入機器學習算法,如長短時記憶網絡(LSTM),挖掘溫度數據與測量誤差之間的非線性關系,提高模型對復雜溫漂情況的預測能力 。通過不斷將新的監測數據輸入模型進行訓練和優化,實現模型的動態更新,確保其在高溫加工全過程中的有效性 。
多源數據融合修正
除溫度數據外,融合探頭的應力、應變等多源信息,實現更精準的溫漂修正 。利用應力傳感器、應變片等元件,實時監測探頭在高溫加工過程中的力學狀態變化 。將應力、應變數據與溫度數據進行融合分析,結合測量誤差數據,構建多因素綜合修正模型 。例如,采用數據融合算法(如 D - S 證據理論、卡爾曼濾波融合算法),綜合考慮各因素對溫漂的影響權重,對測量結果進行動態修正 。通過多源數據的相互補充與驗證,提高溫漂修正的準確性和可靠性 。
高通量晶圓測厚系統運用第三代掃頻OCT技術,精準攻克晶圓/晶片厚度TTV重復精度不穩定難題,重復精度達3nm以下。針對行業厚度測量結果不一致的痛點,經不同時段測量驗證,保障再現精度可靠。?

我們的數據和WAFERSIGHT2的數據測量對比,進一步驗證了真值的再現性:

(以上為新啟航實測樣品數據結果)
該系統基于第三代可調諧掃頻激光技術,相較傳統雙探頭對射掃描,可一次完成所有平面度及厚度參數測量。其創新掃描原理極大提升材料兼容性,從輕摻到重摻P型硅,到碳化硅、藍寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用:?
對重摻型硅,可精準探測強吸收晶圓前后表面;?
點掃描第三代掃頻激光技術,有效抵御光譜串擾,勝任粗糙晶圓表面測量;?
通過偏振效應補償,增強低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比;

(以上為新啟航實測樣品數據結果)
支持絕緣體上硅和MEMS多層結構測量,覆蓋μm級到數百μm級厚度范圍,還可測量薄至4μm、精度達1nm的薄膜。

(以上為新啟航實測樣品數據結果)
此外,可調諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力,在極端環境中抗干擾性強,顯著提升重復測量穩定性。

(以上為新啟航實測樣品數據結果)
系統采用第三代高速掃頻可調諧激光器,擺脫傳統SLD光源對“主動式減震平臺”的依賴,憑借卓越抗干擾性實現小型化設計,還能與EFEM系統集成,滿足產線自動化測量需求。運動控制靈活,適配2-12英寸方片和圓片測量。

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