在當(dāng)今蓬勃發(fā)展的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，碳化硅（SiC）襯底作為關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，正引領(lǐng)著高性能芯片制造邁向新的臺(tái)階。對于碳化硅襯底而言，其 BOW（彎曲度）和 WARP（翹曲度）參數(shù)猶如精密天平上的砝碼，細(xì)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(jié)果的精準(zhǔn)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(lǐng)域占據(jù)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(qiáng)大的 “吸力魔法”，讓襯底整個(gè)底面與吸盤緊密相擁，為測量儀器搭建起一個(gè)看似堅(jiān)不可摧的穩(wěn)定平臺(tái)。從穩(wěn)定性角度審視，它確實(shí)表現(xiàn)卓越，能有效抵御外界輕微震動(dòng)、氣流擾動(dòng)等干擾因素，確保襯底在測量期間穩(wěn)如泰山。

然而，當(dāng)我們將目光聚焦于 BOW/WARP 測量時(shí)，問題接踵而至。碳化硅襯底在其復(fù)雜的制備旅程中，歷經(jīng)高溫淬煉、摻雜融合等工序，內(nèi)部積聚了錯(cuò)綜復(fù)雜的熱應(yīng)力，不同材料層之間還時(shí)常因熱膨脹系數(shù)的差異而 “鬧別扭”，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均。此時(shí)，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(qiáng)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(shí)的 BOW/WARP 變化時(shí)，仿佛霧里看花，那些細(xì)微卻關(guān)鍵的形變被掩蓋，得到的測量結(jié)果往往與襯底實(shí)際的彎曲、翹曲狀態(tài)大相徑庭，給芯片制造工藝的精準(zhǔn)調(diào)控蒙上了一層陰影。

二、多點(diǎn)機(jī)械夾持吸附方案

多點(diǎn)機(jī)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(guān)鍵點(diǎn)位，通過機(jī)械夾具溫柔而堅(jiān)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(yīng)力釋放干擾極小，理論上為襯底預(yù)留了足夠的 “自由空間”，使其能自然舒展，呈現(xiàn)出最本真的彎曲或翹曲模樣。

可現(xiàn)實(shí)的測量舞臺(tái)并非一帆風(fēng)順。機(jī)械夾具與襯底接觸的瞬間，就像兩個(gè)性格迥異的舞者初次搭檔，容易出現(xiàn) “摩擦”。由于接觸點(diǎn)局部壓力過大，襯底邊緣時(shí)常遭受微小 “創(chuàng)傷”，這不僅影響襯底自身質(zhì)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(fēng)吹草動(dòng)，如輕微震動(dòng)來襲，夾持點(diǎn)就可能慌亂 “走位”，引發(fā)襯底晃動(dòng)不安，使得測量準(zhǔn)確性與重復(fù)性如風(fēng)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(zhǔn)施策的 “領(lǐng)航員”，為碳化硅襯底測量開辟了新航道。它獨(dú)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(chǎn)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(hù)者，巧妙避開襯底中心的 “敏感地帶”。

當(dāng)涉及 BOW 測量時(shí)，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(jīng)歷嚴(yán)苛的功率循環(huán)測試后，襯底中心出現(xiàn)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(zhǔn)探測到這一細(xì)微變化，測量所得 BOW 值與模擬計(jì)算值偏差控制在 3% 以內(nèi)，為后續(xù)芯片制造工藝提供了高可信度的數(shù)據(jù)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(xiàn)出強(qiáng)大的 “還原真相” 能力。在化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝后，襯底因研磨不均陷入應(yīng)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(xiàn)在測量視野中，助力工程師們透過精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，直擊工藝痛點(diǎn)，優(yōu)化后續(xù)薄膜沉積、光刻等關(guān)鍵工序，確保芯片性能穩(wěn)定輸出。

四、復(fù)合型吸附方案探索

隨著半導(dǎo)體技術(shù)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(fù)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(diǎn)機(jī)械夾持的應(yīng)力釋放靈活性相結(jié)合，在初始測量階段，利用多點(diǎn)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(zhǔn)固定，進(jìn)行高精度測量。又或是引入智能調(diào)控系統(tǒng)，依據(jù)襯底實(shí)時(shí)狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整吸附力分布，無論是應(yīng)對復(fù)雜應(yīng)力分布的襯底，還是在不同測量環(huán)境下，都力求實(shí)現(xiàn) BOW/WARP 測量的極致精準(zhǔn)。

綜上所述，不同的碳化硅襯底吸附方案在測量 BOW/WARP 時(shí)各有千秋，也各存短板。從傳統(tǒng)方案的經(jīng)驗(yàn)積累，到新興環(huán)吸方案的突破創(chuàng)新，再到復(fù)合型方案的前沿探索，每一步都是半導(dǎo)體產(chǎn)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(jī)制，持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新，才能讓碳化硅襯底測量精準(zhǔn)無誤，為高端芯片制造的宏偉藍(lán)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(xué)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(shù)指標(biāo)。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，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(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++)，碳化硅，藍(lán)寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測）

粗糙的晶圓表面，（點(diǎn)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?dāng)_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(yīng)的補(bǔ)償，加強(qiáng)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(shí)測量多 層 結(jié) 構(gòu)，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(dá)1nm。

2，可調(diào)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(qiáng)，充分提高重復(fù)性測量能力。

采用第三代高速掃頻可調(diào)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(dòng)式減震平臺(tái)”的情況。卓越的抗干擾，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，同時(shí)也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線自動(dòng)化集成測量。

3，靈活的運(yùn)動(dòng)控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。