不同的碳化硅襯底的吸附方案，對測量碳化硅襯底 BOW/WARP 的影響

在當今蓬勃發(fā)展的半導體產業(yè)中，碳化硅（SiC）襯底作為關鍵基礎材料，正引領著高性能芯片制造邁向新的臺階。對于碳化硅襯底而言，其 BOW（彎曲度）和 WARP（翹曲度）參數猶如精密天平上的砝碼，細微的偏差都可能讓后續(xù)芯片制造工藝失衡，而不同的吸附方案則像是操控這一精密測量天平的無形之手，深刻影響著測量結果的精準度。

一、傳統(tǒng)大面積真空吸附方案

大面積真空吸附長期以來在碳化硅襯底測量領域占據一席之地。它依托布滿吸盤表面的微小氣孔，在抽真空后，如同施展了強大的 “吸力魔法”，讓襯底整個底面與吸盤緊密相擁，為測量儀器搭建起一個看似堅不可摧的穩(wěn)定平臺。從穩(wěn)定性角度審視，它確實表現卓越，能有效抵御外界輕微震動、氣流擾動等干擾因素，確保襯底在測量期間穩(wěn)如泰山。

然而，當我們將目光聚焦于 BOW/WARP 測量時，問題接踵而至。碳化硅襯底在其復雜的制備旅程中，歷經高溫淬煉、摻雜融合等工序，內部積聚了錯綜復雜的熱應力，不同材料層之間還時常因熱膨脹系數的差異而 “鬧別扭”，導致應力分布不均。此時，大面積真空吸附施加的均勻壓力，就像是給襯底披上了一層 “緊身衣”，強行將其原本凹凸有致的 “身形” 往平整方向拉扯。測量探頭試圖捕捉襯底真實的 BOW/WARP 變化時，仿佛霧里看花，那些細微卻關鍵的形變被掩蓋，得到的測量結果往往與襯底實際的彎曲、翹曲狀態(tài)大相徑庭，給芯片制造工藝的精準調控蒙上了一層陰影。

二、多點機械夾持吸附方案

多點機械夾持吸附方案宛如一位小心翼翼的 “拾貝者”，在碳化硅襯底邊緣精心挑選若干關鍵點位，通過機械夾具溫柔而堅定地施加壓力，將襯底固定。這一方案的精妙之處在于，它對襯底中心區(qū)域的應力釋放干擾極小，理論上為襯底預留了足夠的 “自由空間”，使其能自然舒展，呈現出最本真的彎曲或翹曲模樣。

可現實的測量舞臺并非一帆風順。機械夾具與襯底接觸的瞬間，就像兩個性格迥異的舞者初次搭檔，容易出現 “摩擦”。由于接觸點局部壓力過大，襯底邊緣時常遭受微小 “創(chuàng)傷”，這不僅影響襯底自身質量，更可能在后續(xù)測量中引入額外誤差。并且，測量過程中只要外界稍有風吹草動，如輕微震動來襲，夾持點就可能慌亂 “走位”，引發(fā)襯底晃動不安，使得測量準確性與重復性如風中殘燭，飄忽不定，讓工程師們在工藝優(yōu)化的道路上舉步維艱。

三、新興環(huán)吸方案

環(huán)吸方案恰似一位精準施策的 “領航員”，為碳化硅襯底測量開辟了新航道。它獨具匠心地在襯底邊緣靠近圓周處勾勒出一道特定寬度的環(huán)形真空吸附區(qū)域。從固定原理來看，環(huán)形吸附區(qū)域產生的吸力恰到好處，既能穩(wěn)穩(wěn)托住襯底，對抗自重與外界小干擾，又像是一位善解人意的守護者，巧妙避開襯底中心的 “敏感地帶”。

當涉及 BOW 測量時，環(huán)吸方案優(yōu)勢盡顯。以一款用于新能源汽車充電樁功率模塊的碳化硅襯底為例，在經歷嚴苛的功率循環(huán)測試后，襯底中心出現約 30 微米的凹陷彎曲。環(huán)吸方案下，測量探頭如同擁有 “火眼金睛”，精準探測到這一細微變化，測量所得 BOW 值與模擬計算值偏差控制在 3% 以內，為后續(xù)芯片制造工藝提供了高可信度的數據基石。反觀大面積真空吸附，偏差可能飆升至 25% 以上，高下立判。

聚焦 WARP 測量，環(huán)吸方案更是展現出強大的 “還原真相” 能力。在化學機械拋光（CMP）工藝后，襯底因研磨不均陷入應力失衡的 “困境”，整體平面扭曲變形。環(huán)吸如同揭開神秘面紗的手，讓這種三維扭曲狀態(tài)毫無保留地呈現在測量視野中，助力工程師們透過精準數據，直擊工藝痛點，優(yōu)化后續(xù)薄膜沉積、光刻等關鍵工序，確保芯片性能穩(wěn)定輸出。

四、復合型吸附方案探索

隨著半導體技術的星辰大海愈發(fā)深邃，單一吸附方案逐漸顯露出局限性。如今，科研人員大膽探索復合型吸附方案，試圖融合多種方案的優(yōu)勢。例如，將環(huán)吸的穩(wěn)定性與多點機械夾持的應力釋放靈活性相結合，在初始測量階段，利用多點夾持讓襯底自然松弛，初步感知整體形變趨勢；隨后切換至環(huán)吸精準固定，進行高精度測量。又或是引入智能調控系統(tǒng)，依據襯底實時狀態(tài)動態(tài)調整吸附力分布，無論是應對復雜應力分布的襯底，還是在不同測量環(huán)境下，都力求實現 BOW/WARP 測量的極致精準。

綜上所述，不同的碳化硅襯底吸附方案在測量 BOW/WARP 時各有千秋，也各存短板。從傳統(tǒng)方案的經驗積累，到新興環(huán)吸方案的突破創(chuàng)新，再到復合型方案的前沿探索，每一步都是半導體產業(yè)追求卓越、精益求精的見證。只有深入理解每種方案的影響機制，持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新，才能讓碳化硅襯底測量精準無誤，為高端芯片制造的宏偉藍圖添上濃墨重彩的一筆。

五、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），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(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。

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(huán)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(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，實現小型化設計，同時也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)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。