晶圓的環(huán)吸方案相比其他吸附方案，對于測量晶圓 BOW/WARP 的影響

在半導體制造領域，晶圓的加工精度和質量控制至關重要，其中對晶圓 BOW（彎曲度）和 WARP（翹曲度）的精確測量更是關鍵環(huán)節(jié)。不同的吸附方案被應用于晶圓測量過程中，而晶圓的環(huán)吸方案因其獨特設計，與傳統(tǒng)或其他吸附方案相比，對 BOW/WARP 測量有著顯著且復雜的影響。

一、常見吸附方案概述

傳統(tǒng)的吸附方案包括全表面吸附、邊緣點吸附等。全表面吸附利用真空將晶圓整個底面緊密貼合在吸盤上，能提供穩(wěn)定的吸附力，確保晶圓在測量時位置固定，但這種方式對晶圓施加的壓力較為均勻且大面積分布，可能掩蓋晶圓自身的微小形變趨勢。邊緣點吸附則是通過在晶圓邊緣幾個特定點施加吸力來固定，優(yōu)點是對晶圓中心區(qū)域影響小，不過其穩(wěn)定性欠佳，容易在測量中因輕微震動等外界干擾使晶圓產(chǎn)生位移，進而影響測量準確性。

二、環(huán)吸方案原理與特點

環(huán)吸方案是在晶圓邊緣靠近圓周的一定寬度環(huán)形區(qū)域施加吸力。從原理上講，它結合了全表面吸附的穩(wěn)定性優(yōu)勢與邊緣點吸附對中心區(qū)域低干擾特性。環(huán)形吸附區(qū)域所提供的吸附力足以固定晶圓，防止其在測量平臺上滑動、轉動，同時由于避開了晶圓中心大部分區(qū)域，使得晶圓自身因重力、內部應力等因素導致的 BOW/WARP 能夠更自然地呈現(xiàn)，不被過度約束。

三、對測量 BOW 的影響

1.精度提升

相較于全表面吸附，環(huán)吸不會 “撫平” 晶圓原本存在的微小彎曲。例如在高溫制程后的晶圓，由于熱應力不均勻分布，中心區(qū)域可能存在向一側凸起或凹陷的 BOW 情況。環(huán)吸下，測量設備的探頭能更精準地捕捉到這種細微起伏，真實反映晶圓彎曲程度，誤差可較全表面吸附降低 10% - 20%。因為全表面吸附的均壓效果可能將這幾微米到十幾微米的彎曲修正，導致測量數(shù)據(jù)偏小，使后續(xù)基于錯誤數(shù)據(jù)的工藝調整偏離實際需求。

2.重復性保障

在多次測量過程中，環(huán)吸方案憑借穩(wěn)定的環(huán)形固定結構，保證晶圓每次放置后的相對位置和姿態(tài)高度一致。與邊緣點吸附易受外界震動干擾不同，即使測量環(huán)境存在一定程度的設備振動、氣流擾動，環(huán)吸都能使晶圓維持既定狀態(tài)，使得 BOW 測量結果重復性良好，偏差控制在極小范圍內，滿足高精度半導體工藝對于測量穩(wěn)定性的嚴苛要求。

四、對測量 WARP 的影響

3.真實形變還原

當涉及到 WARP 測量，即晶圓整體平面的扭曲狀況時，環(huán)吸方案優(yōu)勢突出。由于只在邊緣環(huán)形區(qū)域作用，晶圓各個部分能依據(jù)自身應力分布自由翹曲。如在化學機械拋光（CMP）工藝后，晶圓因研磨不均勻，周邊和中心區(qū)域應力失衡引發(fā) WARP，環(huán)吸讓這種三維扭曲狀態(tài)完整暴露，測量數(shù)據(jù)全面反映晶圓真實質量，避免了如全表面吸附造成的 “假平整” 現(xiàn)象，為工藝改進提供可靠依據(jù)。

4.數(shù)據(jù)一致性

在生產(chǎn)線批量測量場景下，環(huán)吸的統(tǒng)一環(huán)形吸附模式確保了不同晶圓測量條件標準化。對于同一批次晶圓，無論初始 WARP 差異多大，都在相似的邊緣約束環(huán)境下檢測，得到的數(shù)據(jù)具備橫向可比性，方便工程師快速篩選出異常晶圓，追溯工藝問題根源，提高生產(chǎn)良率管控效率。

五、面臨的挑戰(zhàn)與應對

盡管環(huán)吸方案優(yōu)勢顯著，但也存在挑戰(zhàn)。一方面，環(huán)形吸附區(qū)域的設計精度要求極高，吸附力過大易造成晶圓邊緣局部微小變形，影響測量；過小則固定不牢。這需要精密的真空系統(tǒng)調控與機械結構設計配合，通過實時壓力監(jiān)測反饋來動態(tài)調整吸力。另一方面，晶圓尺寸日益增大，維持環(huán)形吸附穩(wěn)定性變得困難，需研發(fā)適配大尺寸晶圓的寬環(huán)、多段環(huán)等新型環(huán)吸結構，結合智能算法優(yōu)化吸力分布，保障在不同尺寸規(guī)格下都能精準測量 BOW/WARP，推動半導體制造向更高精度邁進。

綜上所述，晶圓的環(huán)吸方案在測量 BOW/WARP 方面相較于其他吸附方案展現(xiàn)出高精度、高重復性、真實還原形變等諸多優(yōu)勢，雖有挑戰(zhàn)，但隨著技術迭代優(yōu)化，有望成為半導體晶圓測量吸附的主流方案，為芯片制造質量保駕護航。

六、高通量晶圓測厚系統(tǒng)

高通量晶圓測厚系統(tǒng)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(shù)，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)），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(tǒng)，全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術，相比傳統(tǒng)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(shù)。

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(shù)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。

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

4，采用第三代高速掃頻可調諧激光器，一改過去傳統(tǒng)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(xiàn)小型化設計，同時也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)線自動化集成測量。

5，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。