MICRO OLED 金属阳极像素制作工艺对晶圆 TTV 厚度的影响机制及测量优化

引言

在 MICRO OLED 的制造进程中，金属阳极像素制作工艺举足轻重，其对晶圆总厚度偏差（TTV）厚度存在着复杂的影响机制。晶圆 TTV 厚度指标直接关乎 MICRO OLED 器件的性能与良品率，因此深入探究二者关系并优化测量方法意义重大。

影响机制

工艺应力引发变形

在金属阳极像素制作时，诸如光刻、蚀刻、金属沉积等步骤会引入工艺应力。光刻中，光刻胶的涂覆与曝光过程会因光刻胶固化收缩产生应力。蚀刻阶段，蚀刻气体或液体对晶圆表面的作用若不均匀，易致使晶圆局部应力集中。金属沉积时，不同金属材料热膨胀系数存在差异，在晶圆上沉积金属层后，当温度变化，金属与晶圆间的热应力会引发晶圆变形，进而影响 TTV 厚度 。例如，若光刻胶在晶圆边缘固化收缩程度大于中心，会使晶圆边缘向中心弯曲，改变晶圆厚度分布。

材料特性差异影响

金属阳极材料与晶圆基底材料特性的不同，是影响 TTV 厚度的关键因素。金属材料的杨氏模量、热膨胀系数等参数与晶圆（如硅晶圆）不一致。在制作工艺的升温、降温环节，由于二者膨胀与收缩程度不同，会在界面处产生应力，导致晶圆发生翘曲或弯曲，最终改变 TTV 厚度 。如常用的金属阳极材料钼（Mo），其热膨胀系数低于硅晶圆，在制程冷却阶段，Mo 层收缩小于硅晶圆，使晶圆向 Mo 层一侧弯曲，造成 TTV 变化 。

测量优化

采用先进测量技术

传统测量方法在精度和效率上存在局限，而白光干涉仪、激光扫描共聚焦显微镜等先进技术为晶圆 TTV 厚度测量带来突破 。白光干涉仪基于白光干涉原理，将白光分为测量光与参考光，测量光照射晶圆表面反射后与参考光干涉，通过分析干涉条纹获取晶圆表面高度信息，进而精确计算 TTV 厚度，精度可达纳米级 。激光扫描共聚焦显微镜利用激光聚焦特性，对晶圆进行逐点扫描，能获取高分辨率的三维表面形貌数据，实现对 TTV 厚度的精准测量，且可直观呈现晶圆表面厚度变化情况 。

优化测量路径与数据分析

合理规划测量路径可提高测量效率与准确性。采用螺旋式或网格状测量路径，确保全面覆盖晶圆表面关键区域，减少测量盲区 。在数据分析方面，运用统计分析方法，对大量测量数据进行处理，能有效降低测量噪声与随机误差影响 。通过计算数据的均值、标准差等统计量，可更准确地评估晶圆 TTV 厚度的整体水平与离散程度 。同时，建立数学模型对测量数据进行拟合与预测，能提前发现潜在的 TTV 厚度异常问题，为工艺调整提供依据 。

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“主动式减震平台”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。

审核编辑 黄宇