在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，晶圓作為芯片制造的基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量把控貫穿整個生產(chǎn)流程。其中，晶圓的 BOW（彎曲度）測量精度對于確保后續(xù)工藝的順利進(jìn)行以及芯片性能的穩(wěn)定性起著舉足輕重的作用。而不同的真空吸附方式，作為晶圓測量環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵支撐技術(shù)，對 BOW 測量結(jié)果有著千差萬別的影響。

一、全表面真空吸附方式

全表面真空吸附是最為傳統(tǒng)且應(yīng)用廣泛的一種方式。其原理是利用均勻分布在吸盤表面的微小氣孔，通過抽真空，使晶圓整個底面與吸盤緊密貼合。從穩(wěn)定性角度來看，這種吸附方式無疑具有顯著優(yōu)勢。在測量過程中，晶圓能夠被牢牢固定在既定位置，幾乎不會出現(xiàn)位移或晃動現(xiàn)象，為高精度測量儀器提供了穩(wěn)定的操作平臺。

然而，當(dāng)聚焦于晶圓 BOW 測量時，問題逐漸浮現(xiàn)。由于晶圓與吸盤大面積緊密接觸，吸盤施加的壓力均勻覆蓋整個晶圓底面。對于一些本身存在微小熱應(yīng)力或內(nèi)部應(yīng)力不均衡的晶圓，這種均勻壓力會在一定程度上 “強(qiáng)制” 晶圓趨于平整。例如，在經(jīng)歷高溫退火工藝后的晶圓，其中心區(qū)域因熱擴(kuò)散速率與周邊不一致，往往會產(chǎn)生一定程度的凸起或凹陷，即 BOW 現(xiàn)象。但在全表面真空吸附下，該凸起或凹陷被吸盤的均壓部分抵消，測量探頭所獲取的 BOW 值相較于晶圓的真實(shí)彎曲程度偏小。據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在某些特定工藝制程后的晶圓測量中，全表面真空吸附導(dǎo)致的 BOW 測量誤差可達(dá) 15% - 25%，這無疑會給后續(xù)基于測量數(shù)據(jù)的工藝調(diào)整帶來誤導(dǎo)，增加芯片制造的不良率風(fēng)險。

二、邊緣點(diǎn)真空吸附方式

與全表面吸附截然不同，邊緣點(diǎn)真空吸附僅在晶圓邊緣選取幾個特定的點(diǎn)位布置真空吸嘴。這種設(shè)計的初衷是最大程度減少對晶圓中心區(qū)域的影響，讓晶圓內(nèi)部應(yīng)力能夠自由釋放，以期望在測量時呈現(xiàn)出最真實(shí)的 BOW 狀態(tài)。

在實(shí)際操作中，邊緣點(diǎn)真空吸附確實(shí)在展現(xiàn)晶圓原始 BOW 特性方面有一定成效。當(dāng)晶圓因前期制造工藝積累了復(fù)雜的內(nèi)部應(yīng)力，如在多層膜沉積工藝后，不同膜層材料的熱膨脹系數(shù)差異引發(fā)晶圓翹曲，邊緣點(diǎn)吸附能夠避免過度約束，使得測量設(shè)備能夠探測到相對真實(shí)的彎曲情況。

但其短板同樣明顯 —— 穩(wěn)定性不足。由于僅依靠少數(shù)幾個點(diǎn)提供吸附力，在外界輕微震動干擾下，晶圓極易發(fā)生位移或微小轉(zhuǎn)動。在高精度的 BOW 測量場景中，哪怕是幾微米的位置偏差，都可能導(dǎo)致測量探頭與晶圓接觸點(diǎn)的壓力分布改變，進(jìn)而使測量結(jié)果出現(xiàn)較大波動。實(shí)驗室模擬產(chǎn)線環(huán)境測試發(fā)現(xiàn)，邊緣點(diǎn)真空吸附方式下，多次測量同一晶圓的 BOW 值偏差標(biāo)準(zhǔn)差可達(dá) 5 微米以上，這對于如今納米級精度要求的半導(dǎo)體工藝而言，是難以接受的誤差范圍，嚴(yán)重影響了測量數(shù)據(jù)的可靠性與重復(fù)性。

三、環(huán)形真空吸附方式

環(huán)形真空吸附作為一種折中的創(chuàng)新方案，近年來備受關(guān)注。它在晶圓邊緣靠近圓周處設(shè)計了一定寬度的環(huán)形真空吸附區(qū)域。

一方面，環(huán)形吸附繼承了全表面吸附的穩(wěn)定性優(yōu)勢，通過連續(xù)的環(huán)形吸力，能夠穩(wěn)固地固定晶圓，抵御測量環(huán)境中的震動、氣流擾動等不利因素，確保晶圓在多次測量過程中的位置重復(fù)性良好，偏差可控制在極小范圍內(nèi)，滿足先進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝對測量穩(wěn)定性的嚴(yán)苛訴求。

另一方面，相較于全表面吸附，其避開了晶圓中心大面積區(qū)域，使得晶圓因重力、內(nèi)部應(yīng)力等產(chǎn)生的 BOW 能夠自然呈現(xiàn)。以化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝后的晶圓為例，由于研磨過程的不均勻性，晶圓中心易出現(xiàn)局部彎曲。環(huán)形真空吸附下，測量儀器能夠精準(zhǔn)捕捉到這種細(xì)微彎曲變化，相比全表面吸附，BOW 測量精度可提升 10% - 20%，為工藝優(yōu)化提供了更具參考價值的數(shù)據(jù)。

四、復(fù)合型真空吸附方式探索

隨著半導(dǎo)體技術(shù)向更高精度、更復(fù)雜工藝邁進(jìn)，單一的真空吸附方式愈發(fā)難以滿足需求。目前，科研人員正在探索復(fù)合型真空吸附方式，例如結(jié)合邊緣點(diǎn)吸附的應(yīng)力釋放優(yōu)勢與環(huán)形吸附的穩(wěn)定性特點(diǎn)，通過智能控制系統(tǒng)動態(tài)調(diào)整不同區(qū)域的吸附力。在晶圓初始定位階段，采用邊緣點(diǎn)吸附讓晶圓自然舒展，初步測量整體 BOW 趨勢；隨后切換至環(huán)形吸附，強(qiáng)化固定效果進(jìn)行高精度測量。這種復(fù)合型方式有望進(jìn)一步降低 BOW 測量誤差，推動半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)邁向新高度。

綜上所述，不同的真空吸附方式在測量晶圓 BOW 時各有利弊。從傳統(tǒng)的全表面、邊緣點(diǎn)吸附到新興的環(huán)形吸附以及未來的復(fù)合型吸附，技術(shù)的迭代始終圍繞著如何在確保測量穩(wěn)定性的同時，最大程度還原晶圓真實(shí)的 BOW 狀態(tài)。只有精準(zhǔn)把握每種吸附方式的特性與影響，持續(xù)創(chuàng)新優(yōu)化，才能為半導(dǎo)體芯片制造的高質(zhì)量發(fā)展奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

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。

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。

4，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“主動式減震平臺”的情況。卓越的抗干擾，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計，同時也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線自動化集成測量。

5，靈活的運(yùn)動控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。