引言

在碳化硅襯底厚度測(cè)量中，探頭溫漂是影響測(cè)量精度的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)測(cè)量探頭受環(huán)境溫度變化干擾大，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)偏差。光纖傳感技術(shù)憑借獨(dú)特的物理特性，為探頭溫漂抑制提供了新方向，對(duì)提升碳化硅襯底厚度測(cè)量準(zhǔn)確性意義重大。

光纖傳感原理及優(yōu)勢(shì)

光纖傳感技術(shù)基于光在光纖中傳輸時(shí)，外界物理量（如溫度、應(yīng)變等）對(duì)光的強(qiáng)度、相位、波長等特性的調(diào)制原理 。當(dāng)溫度發(fā)生變化，光纖的幾何尺寸和折射率會(huì)改變，進(jìn)而引起光的相位或波長漂移。通過檢測(cè)這些光學(xué)參數(shù)的變化，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度等物理量的高精度測(cè)量 。與傳統(tǒng)傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、可實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量等優(yōu)勢(shì) 。在碳化硅襯底測(cè)量環(huán)境中，其抗干擾特性能夠有效避免外界復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)測(cè)量的影響，且小體積特點(diǎn)便于集成到測(cè)量探頭內(nèi)部，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)探頭溫度變化 。

溫漂抑制技術(shù)

溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與補(bǔ)償

將光纖溫度傳感器嵌入測(cè)量探頭關(guān)鍵部位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)探頭溫度變化 。基于光纖傳感獲取的溫度數(shù)據(jù)，建立溫度 - 測(cè)量誤差補(bǔ)償模型。例如，通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出探頭溫度與厚度測(cè)量誤差的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)測(cè)量過程中檢測(cè)到溫度變化時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)補(bǔ)償模型自動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正 。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與補(bǔ)償方式，能夠快速響應(yīng)探頭溫度波動(dòng)，減少溫漂對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 。

光纖傳感與結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)合

對(duì)測(cè)量探頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)合光纖傳感技術(shù)進(jìn)一步抑制溫漂 。采用隔熱材料對(duì)探頭敏感部件進(jìn)行包裹，降低環(huán)境溫度對(duì)探頭的熱傳導(dǎo)影響 。同時(shí)，在探頭內(nèi)部合理布置光纖傳感器，監(jiān)測(cè)隔熱結(jié)構(gòu)的溫度傳導(dǎo)情況，評(píng)估隔熱效果 。若發(fā)現(xiàn)局部溫度異常，可及時(shí)調(diào)整隔熱結(jié)構(gòu)或優(yōu)化探頭內(nèi)部布局，確保探頭溫度場(chǎng)均勻穩(wěn)定，從結(jié)構(gòu)層面減少溫漂產(chǎn)生 。此外，利用光纖傳感對(duì)探頭應(yīng)力分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免因溫度變化導(dǎo)致探頭內(nèi)部應(yīng)力不均而引起的測(cè)量誤差 。

光纖傳感信號(hào)處理優(yōu)化

針對(duì)光纖傳感獲取的溫度信號(hào)，采用先進(jìn)的信號(hào)處理算法提升信號(hào)質(zhì)量，增強(qiáng)溫漂抑制效果 。運(yùn)用數(shù)字濾波技術(shù)，如卡爾曼濾波、小波濾波等，去除信號(hào)中的噪聲干擾，提高溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性 。通過對(duì)濾波后信號(hào)的快速傅里葉變換（FFT）分析，提取溫度變化的特征頻率，更精準(zhǔn)地掌握探頭溫度變化規(guī)律 ?；谶@些處理后的信號(hào)，優(yōu)化溫度補(bǔ)償策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)探頭溫漂的更有效抑制 。

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。