TC Wafer晶圆测温系统当前面临的技术挑战与应对方案

尽管TC Wafer晶圆系统已成为半导体温度监测的重要工具，但在实际应用中仍面临多项技术挑战。同时，随着半导体工艺不断向更小节点演进，该系统也展现出明确的发展趋势，以满足日益严格的测温需求。

当前技术挑战与应对方案

1. 微污染风险是TC Wafer晶圆测温系统在高端制程应用中的主要担忧。传统热电偶结点采用金属焊接（如K型热电偶的铬镍-铝镍），在高温真空环境中存在金属元素挥发现象。解决方案包括：

   1.1 采用蓝宝石或碳化硅涂层封装热电偶结点，物理隔离金属与工艺环境；

   1.2 开发无金属传感器（如碳纳米管温度计），但该技术目前尚不成熟。

2. 空间分辨率限制源于热电偶的物理尺寸。当前最小热电偶直径约为0.127mm，对于5nm以下节点的重要特征结构仍显过大。业界正探索两种改进路径：

   2.1 利用微机电系统（MEMS）技术制造纳米级热电堆，将结点尺寸缩小至微米级；

   2.2 采用扫描热显微镜（SThM）原理，但该方法难以应用于实际生产环境。

3. 无线系统供电瓶颈制约了长时间监测能力。现有无线TC Wafer晶圆测温系统仅能连续工作3小时，难以覆盖长达数小时的CVD工艺。可能的解决方案包括：

   3.1 能量收集技术：利用工艺环境中的热能或振动能补充电池；

   3.2 低功耗设计：优化信号处理电路的功耗，采用脉冲工作模式。

4. 多物理场耦合干扰也是实际应用中的难题。在等离子体工艺中，电磁噪声会淹没微伏级的电偶信号；高温环境下，热辐射会导致传感器示值偏高。应对策略包括：

   4.1 主动屏蔽技术：采用双绞线传输和法拉第笼屏蔽；

   4.2 多传感器融合算法：结合红外传感器数据补偿辐射误差。