在半導體產業這片高精尖的領域中，氮化鎵（GaN）襯底作為新一代芯片制造的核心支撐材料，正驅動著光電器件、功率器件等諸多領域邁向新的高峰。然而，氮化鎵襯底厚度測量的精準度卻時刻面臨著一個來自暗處的挑戰 —— 測量探頭的 “溫漂” 問題。深入探究 “溫漂” 的產生根源，以及剖析其給氮化鎵襯底厚度測量帶來的全方位影響，對于保障半導體制造工藝的高質量推進有著舉足輕重的意義。

一、“溫漂” 現象的滋生土壤

1，環境溫度的 “暗流涌動”

半導體制造車間仿若一個龐大且復雜的熱動力學 “迷宮”，諸多因素交織在一起，使得車間內的溫度始終處于動態變化之中。一方面，車間內各類大型設備宛如永不熄火的 “火爐”，在運行過程中源源不斷地釋放出大量熱量。光刻機、刻蝕機、化學氣相沉積設備等長時間高強度作業，它們所散發的熱量讓車間局部區域溫度急劇攀升。以一臺先進的光刻設備為例，其運行時產生的熱量足以使周邊數平方米范圍內的空氣溫度升高好幾攝氏度。

另一方面，車間的通風與溫控系統若存在哪怕細微的調控短板，都難以平衡內外氣流交換以及設備散熱不均帶來的溫差。再加上外界氣候變化無常，人員頻繁進出車間引發的冷熱氣流交互，這些因素如同隱匿在暗處的 “暗流”，悄無聲息地推動著車間溫度的起伏波動。

對于對溫度敏感度極高的測量探頭而言，哪怕是極其微小的溫度變化，都如同在平靜湖面投下一顆石子，能在探頭內部引發一系列連鎖反應。基于電學原理工作的探頭，溫度一旦升高，電子元件內部原子的熱運動便會加劇，使得電子遷移率發生改變，進而影響電子元件的導電性。根據電信號與厚度測量轉換的精密算法，這細微的導電性變化會直接反映在測量信號上，導致厚度測量值出現偏差，成為 “溫漂” 現象的起始源頭。

2， 探頭自身的 “發熱隱患”

測量探頭在執行測量任務時，自身并非處于完全的 “熱平衡” 狀態，其運行過程同樣會產生熱量。從電學角度深入剖析，當電流持續流經探頭內部電路，依據焦耳定律，電能不可避免地會轉化為熱能，也就是我們熟知的焦耳熱。尤其是在長時間連續對氮化鎵襯底進行厚度測量時，熱量會如同滾雪球一般不斷累積。

若探頭缺乏有效的散熱機制，這些熱量便會在探頭內部積聚形成局部高溫區域。在這個局部高溫 “溫床” 中，光學探頭的光路系統首當其沖受到影響。光學鏡片的折射率會隨著溫度升高而發生改變，光線在鏡片間的傳播路徑就會偏離理想軌跡，致使測量光路出現偏差。同時，機械結構部件也難逃熱脹冷縮的物理規律，尺寸的微小改變進一步擾亂測量的精準度，為 “溫漂” 現象的加劇添柴加薪。

3，材料熱特性的 “先天局限”

現有的測量探頭通常是由多種材料復合構建而成，以滿足復雜多樣的測量需求。然而，大多數材料在溫度變化面前都難以擺脫自身的熱物理特性束縛。常見的金屬部件，隨著溫度變化，原子間的晶格振動加劇，宏觀表現為材料的熱膨脹，導致探頭的機械結構尺寸精度受損。

即使選用了低熱膨脹系數的材料，在納米級精度要求的氮化鎵襯底厚度測量場景下，材料熱脹冷縮帶來的微小形變依然足以引發顯著的測量誤差。再者，對于光學材料如玻璃鏡片，溫度不僅影響其折射率，還可能導致鏡片內部應力分布變化，產生額外的光學畸變，進一步惡化測量精度，成為 “溫漂” 問題滋生的內在溫床。

二、對氮化鎵襯底厚度測量的深遠 “沖擊”

4，精度的 “精準度殺手”

在氮化鎵襯底厚度以納米尺度嚴格把控的制造工藝中，“溫漂” 引發的精度偏差堪稱致命一擊。由于氮化鎵襯底制備工藝涉及高溫、高壓等復雜環節，其厚度公差被壓縮至極其狹窄的范圍，例如制造先進射頻器件用的氮化鎵襯底，厚度公差通?？刂圃?30 納米以內。

然而，環境溫度每波動 1℃，對于常用的電容式測量探頭，其電容極板相關參數改變換算到襯底厚度測量值，誤差可達數納米至數十納米。這意味著原本精準符合工藝標準的襯底，極有可能因 “溫漂” 被誤判為厚度不合格，反之，存在厚度缺陷的襯底卻可能在 “溫漂” 的掩蓋下悄然流入后續關鍵工序，給芯片良品率帶來災難性打擊，使前期巨額的研發與生產投入付諸東流。

5.，測量穩定性的 “動蕩之源”

半導體制造流程往往要求對同一片氮化鎵襯底不同位置，或是同一批次大量襯底進行連續測量。此時，“溫漂” 問題若得不到有效遏制，測量穩定性將陷入混亂。由于車間溫度的自然起伏以及探頭自身發熱的不確定性，測量數據如同驚濤駭浪中的孤舟，毫無規律地大幅波動。

工程師在上午針對一批氮化鎵襯底開啟厚度測量工作，初步獲得一組看似平穩的測量數據，然而隨著午后車間溫度攀升，“溫漂” 肆虐，再次測量同批襯底時，數據可能出現整體偏移，標準差急劇增大。如此不穩定的測量輸出，讓工藝人員在判斷襯底厚度一致性時如霧里看花，難以精準把控工藝參數，給芯片制造過程中的質量管控帶來極大困擾，延誤研發與生產周期，徒增成本壓力。

6，長期可靠性的 “定時炸彈”

從長期運行視野審視，“溫漂” 猶如一顆潛伏的定時炸彈，對測量探頭及整個測量系統的壽命與可靠性構成嚴重威脅。頻繁的溫度變化促使探頭材料反復熱脹冷縮，這對內部機械結構而言，無疑是一場 “慢性磨損” 噩夢，加速零部件的磨損老化，電子元件在高溫熱沖擊下，性能衰退速度遠超正常水平。

長此以往，探頭不僅 “溫漂” 問題愈發棘手，頻繁出現硬件故障，導致設備停機維修成為常態，大幅增加設備維護成本。更為關鍵的是，基于不準確的 “溫漂”數據持續調整氮化鎵襯底加工工藝，如同推倒多米諾骨牌，在整個半導體制造流程中引發蝕刻不均勻、薄膜沉積失控等一系列連鎖反應，最終侵蝕芯片的電學性能、穩定性等核心競爭力，讓產品在市場角逐中黯然失色。

綜上所述，測量探頭的 “溫漂” 問題根源復雜且影響深遠，它貫穿于半導體制造全過程，從短期的測量精度到長期的工藝可靠性，無一幸免。唯有通過材料科學創新、智能算法優化、環境精細管控等全方位協同發力，才能成功馴服這只隱匿的 “精度殺手”，確保氮化鎵襯底厚度測量精準無誤，為蓬勃發展的半導體產業鋪就堅實的技術基石。

三、高通量晶圓測厚系統

高通量晶圓測厚系統以光學相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，總厚度偏差）、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度），TIR（Total Indicated Reading 總指示讀數，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術指標。

高通量晶圓測厚系統，全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術，相比傳統上下雙探頭對射掃描方式；可一次性測量所有平面度及厚度參數。

1，靈活適用更復雜的材料，從輕摻到重摻 P 型硅 (P++)，碳化硅，藍寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重摻型硅（強吸收晶圓的前后表面探測）

粗糙的晶圓表面，（點掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測方案，不易受到光譜中相鄰單位的串擾噪聲影響，因而對測量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)；（通過對偏振效應的補償，加強對低反射晶圓表面測量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時測量多 層 結 構，厚 度 可 從μm級到數百μm 級不等。

可用于測量各類薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達1nm。

2，可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現在極端工作環境中抗干擾能力強，充分提高重復性測量能力。

采用第三代高速掃頻可調諧激光器，一改過去傳統SLD寬頻低相干光源的干涉模式，解決了由于相干長度短，而重度依賴“主動式減震平臺”的情況。卓越的抗干擾，實現小型化設計，同時也可兼容匹配EFEM系統實現產線自動化集成測量。

3，靈活的運動控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。