高精度厚度测量的四种常用方案

在先进制造和科学研究中，有诸多场景需要用到高精度厚度测量。一批细小零部件的壁厚，一片晶圆的研磨厚度，一个球囊导管的壁厚，一处涂覆或者真空镀膜的厚度，都是高精度厚度测量的典型需求场景。对厚度进行管控的目的，在于追求物理尺寸与功能层面的严苛匹配，并尽可能控制成本。例如，先进封装要求在更小的体积内放置各种功能的芯片，这要求晶圆尽可能被减薄，到达百微米厚度量级。

1.毫米级样品厚度：共焦法对射方案

毫米级样品厚度测量场景，常见于小型结构件的壁厚测量，非透明材质，厚度为1毫米或者几毫米。这类场景通常要求测量精度在微米级别，对效率和成本要求较高。

 
2.百微米级样品厚度：干涉法

百微米级样品厚度测量场景，常见于晶圆减薄厚度的测量，硅片或者其他常见半导体材质，厚度为百微米或者数百微米。这类场景通常要求精度在百纳米级别，对效率要求较高，通常要求10Kz以上测量速率。
 

 
3.数十微米级样品厚度:共焦法
数十微米级的样品厚度测量场景，常见于透明材质的厚度测量，例如聚酰胺，即尼龙材料。球囊导管是由尼龙材料经吹塑工艺制作而成，其壁厚一般为40微米左右，通常要求在充气状态下对其壁厚进行测量。

 
4.微米级及纳米级样品厚度：光谱法

微米级及纳米级样品的厚度测量场景，常见于PCB板的涂覆材料，半导体薄膜等。这类场景的样品通常较薄，一般为透明薄膜，厚度为数微米或者纳米级，通常要求纳米级的测量精度。

光谱法采用的也是干涉原理，通过解析上下表面的反射光形成的干涉信 来获得厚度数据。只不过该方法不需要干涉物镜，主要通过建模方法拟合厚度数据，因此该方法成本更加可控，测量精度仍能保持在纳米级别。该方法难点在于要求导入材料的折射率和消光系数等光学常数。

总结
以下表格为四种高精度厚度测量常用方案总结。