引言

在碳化硅襯底厚度測量過程中，探頭溫漂會嚴重影響測量精度。構建探頭溫漂的熱傳導模型并進行實驗驗證，有助于深入理解探頭溫漂的產生機理，為提高測量準確性提供理論依據與技術支持。

熱傳導模型構建

模型假設與簡化

為便于建模，對探頭結構及熱傳導過程進行假設與簡化。假設探頭各部件為均勻連續(xù)介質，忽略探頭內部微觀結構差異對熱傳導的影響；熱傳導過程遵循傅里葉定律，且只考慮探頭與環(huán)境、探頭與碳化硅襯底之間的一維熱傳導，不考慮復雜的三維傳熱效應；同時，認為探頭與外界的熱交換方式主要為熱傳導和熱對流，暫不考慮熱輻射的影響 。

模型建立

基于傅里葉熱傳導方程\frac{\partial T}{\partial t}=\alpha(\frac{\partial^{2} T}{\partial x^{2}}+\frac{\partial^{2} T}{\partial y^{2}}+\frac{\partial^{2} T}{\partial z^{2}})（其中T為溫度，t為時間，\alpha為熱擴散率），結合上述假設，建立探頭溫漂的熱傳導模型。設探頭與環(huán)境的對流換熱系數為h，環(huán)境溫度為T_{0}，探頭表面溫度為T_{s}，探頭內部材料的導熱系數為k，根據能量守恒定律，可得到探頭表面的熱平衡方程：h(T_{s}-T_{0})=-k\frac{\partial T}{\partial n}（\frac{\partial T}{\partial n}為溫度沿探頭表面法線方向的梯度）。通過對探頭不同部件的熱傳導過程進行分析，結合邊界條件，聯(lián)立求解方程，可得到探頭內部溫度隨時間和空間的變化關系 。

實驗驗證

實驗設計

搭建實驗平臺，包括溫度可控的環(huán)境箱、高精度碳化硅襯底樣品、待測試的測量探頭以及溫度采集系統(tǒng) 。將探頭與碳化硅襯底置于環(huán)境箱內，設定不同的環(huán)境溫度梯度（如從 20℃以 5℃為間隔逐步升溫至 50℃），在每個溫度點穩(wěn)定一段時間后，利用溫度采集系統(tǒng)實時記錄探頭不同部位的溫度變化數據，同時使用高精度厚度測量儀器測量碳化硅襯底厚度，記錄測量結果 。

數據處理與分析

將實驗測量得到的探頭溫度數據與熱傳導模型計算結果進行對比，通過計算均方誤差（MSE）、平均絕對誤差（MAE）等指標評估模型的準確性 。分析不同溫度條件下探頭溫漂對碳化硅襯底厚度測量誤差的影響規(guī)律，驗證熱傳導模型對探頭溫漂預測的有效性 。若實驗數據與模型計算結果存在較大偏差，進一步分析誤差來源，對模型進行修正和優(yōu)化 。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)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(wěn)定難題，重復精度達3nm以下。針對行業(yè)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(tǒng)基于第三代可調諧掃頻激光技術，相較傳統(tǒng)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(chuàng)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(huán)境中抗干擾性強，顯著提升重復測量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

系統(tǒng)采用第三代高速掃頻可調諧激光器，擺脫傳統(tǒng)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(tǒng)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。