碳化硅衬底高温加工场景下测量探头温漂的动态修正方法

引言

碳化硅衬底高温加工过程中，温度的剧烈变化会引发测量探头温漂，严重影响衬底厚度等参数的测量精度，进而干扰加工工艺的精准控制。探寻有效的动态修正方法，是保障高温加工质量与效率的关键所在。

温漂影响因素分析

在高温加工场景下，测量探头温漂受多因素共同作用。一方面，高温环境直接导致探头材料热膨胀系数改变，引发内部结构变形，影响测量元件的性能 。例如，探头中的金属部件在高温下膨胀，可能挤压传感器，使其测量基准发生偏移。另一方面，加工过程中产生的热辐射、热对流等传热方式，会使探头各部位受热不均，形成复杂的温度梯度，加剧温漂现象 。此外，加工设备运行产生的振动与电磁干扰，与高温因素叠加，进一步恶化探头的工作环境，干扰测量信号的准确性 。

动态修正方法

实时动态监测技术

利用高响应速度的温度传感器（如红外温度传感器、热电偶），对测量探头进行全方位实时监测 。将多个传感器布置在探头关键部位，构建温度监测网络，实时获取探头表面及内部的温度分布数据 。结合高速数据采集系统，以毫秒级甚至更高频率采集温度数据，确保能够捕捉到探头在高温加工过程中快速变化的温度信息 。通过无线传输技术，将采集到的数据实时传输至控制系统，为后续的温漂修正提供基础数据 。

动态模型建立与优化

基于实时监测的温度数据，建立测量探头温漂的动态数学模型 。采用自适应滤波算法（如最小均方误差算法 LMS、递归最小二乘法 RLS），根据实时温度变化动态调整模型参数，使其更贴合探头在高温环境下的实际温漂特性 。引入机器学习算法，如长短时记忆网络（LSTM），挖掘温度数据与测量误差之间的非线性关系，提高模型对复杂温漂情况的预测能力 。通过不断将新的监测数据输入模型进行训练和优化，实现模型的动态更新，确保其在高温加工全过程中的有效性 。

多源数据融合修正

除温度数据外，融合探头的应力、应变等多源信息，实现更精准的温漂修正 。利用应力传感器、应变片等元件，实时监测探头在高温加工过程中的力学状态变化 。将应力、应变数据与温度数据进行融合分析，结合测量误差数据，构建多因素综合修正模型 。例如，采用数据融合算法（如 D - S 证据理论、卡尔曼滤波融合算法），综合考虑各因素对温漂的影响权重，对测量结果进行动态修正 。通过多源数据的相互补充与验证，提高温漂修正的准确性和可靠性 。

高通量晶圆测厚系统运用第三代扫频OCT技术，精准攻克晶圆/晶片厚度TTV重复精度不稳定难题，重复精度达3nm以下。针对行业厚度测量结果不一致的痛点，经不同时段测量验证，保障再现精度可靠。

我们的数据和WAFERSIGHT2的数据测量对比,进一步验证了真值的再现性：

（以上为新启航实测样品数据结果）

该系统基于第三代可调谐扫频激光技术，相较传统双探头对射扫描，可一次完成所有平面度及厚度参数测量。其创新扫描原理极大提升材料兼容性，从轻掺到重掺P型硅，到碳化硅、蓝宝石、玻璃等多种晶圆材料均适用：

对重掺型硅，可精准探测强吸收晶圆前后表面；

点扫描第三代扫频激光技术，有效抵御光谱串扰，胜任粗糙晶圆表面测量；

通过偏振效应补偿，增强低反射碳化硅、铌酸锂晶圆测量信噪比；

（以上为新启航实测样品数据结果）

支持绝缘体上硅和MEMS多层结构测量，覆盖μm级到数百μm级厚度范围，还可测量薄至4μm、精度达1nm的薄膜。

（以上为新启航实测样品数据结果）

此外，可调谐扫频激光具备出色的“温漂”处理能力，在极端环境中抗干扰性强，显著提升重复测量稳定性。

（以上为新启航实测样品数据结果）

系统采用第三代高速扫频可调谐激光器，摆脱传统SLD光源对“主动式减震pt”的依赖，凭借卓越抗干扰性实现小型化设计，还能与EFEM系统集成，满足产线自动化测量需求。运动控制灵活，适配2-12英寸方片和圆片测量。