晶圆的环吸方案相比其他吸附方案，对于测量晶圆 BOW/WARP 的影响

广州万智光学技术有限公司 2025-01-09 152

描述

在半导体制造领域，晶圆的加工精度和质量控制至关重要，其中对晶圆 BOW（弯曲度）和 WARP（翘曲度）的精确测量更是关键环节。不同的吸附方案被应用于晶圆测量过程中，而晶圆的环吸方案因其独特设计，与传统或其他吸附方案相比，对 BOW/WARP 测量有着显著且复杂的影响。

一、常见吸附方案概述

传统的吸附方案包括全表面吸附、边缘点吸附等。全表面吸附利用真空将晶圆整个底面紧密贴合在吸盘上，能提供稳定的吸附力，确保晶圆在测量时位置固定，但这种方式对晶圆施加的压力较为均匀且大面积分布，可能掩盖晶圆自身的微小形变趋势。边缘点吸附则是通过在晶圆边缘几个特定点施加吸力来固定，优点是对晶圆中心区域影响小，不过其稳定性欠佳，容易在测量中因轻微震动等外界干扰使晶圆产生位移，进而影响测量准确性。

二、环吸方案原理与特点

环吸方案是在晶圆边缘靠近圆周的一定宽度环形区域施加吸力。从原理上讲，它结合了全表面吸附的稳定性优势与边缘点吸附对中心区域低干扰特性。环形吸附区域所提供的吸附力足以固定晶圆，防止其在测量平台上滑动、转动，同时由于避开了晶圆中心大部分区域，使得晶圆自身因重力、内部应力等因素导致的 BOW/WARP 能够更自然地呈现，不被过度约束。

三、对测量 BOW 的影响

1.精度提升

相较于全表面吸附，环吸不会 “抚平” 晶圆原本存在的微小弯曲。例如在高温制程后的晶圆，由于热应力不均匀分布，中心区域可能存在向一侧凸起或凹陷的 BOW 情况。环吸下，测量设备的探头能更精准地捕捉到这种细微起伏，真实反映晶圆弯曲程度，误差可较全表面吸附降低 10% - 20%。因为全表面吸附的均压效果可能将这几微米到十几微米的弯曲修正，导致测量数据偏小，使后续基于错误数据的工艺调整偏离实际需求。

2.重复性保障

在多次测量过程中，环吸方案凭借稳定的环形固定结构，保证晶圆每次放置后的相对位置和姿态高度一致。与边缘点吸附易受外界震动干扰不同，即使测量环境存在一定程度的设备振动、气流扰动，环吸都能使晶圆维持既定状态，使得 BOW 测量结果重复性良好，偏差控制在极小范围内，满足高精度半导体工艺对于测量稳定性的严苛要求。

四、对测量 WARP 的影响

3.真实形变还原

当涉及到 WARP 测量，即晶圆整体平面的扭曲状况时，环吸方案优势突出。由于只在边缘环形区域作用，晶圆各个部分能依据自身应力分布自由翘曲。如在化学机械抛光（CMP）工艺后，晶圆因研磨不均匀，周边和中心区域应力失衡引发 WARP，环吸让这种三维扭曲状态完整暴露，测量数据全面反映晶圆真实质量，避免了如全表面吸附造成的 “假平整” 现象，为工艺改进提供可靠依据。

4.数据一致性

在生产线批量测量场景下，环吸的统一环形吸附模式确保了不同晶圆测量条件标准化。对于同一批次晶圆，无论初始 WARP 差异多大，都在相似的边缘约束环境下检测，得到的数据具备横向可比性，方便工程师快速筛选出异常晶圆，追溯工艺问题根源，提高生产良率管控效率。

五、面临的挑战与应对

尽管环吸方案优势显著，但也存在挑战。一方面，环形吸附区域的设计精度要求极高，吸附力过大易造成晶圆边缘局部微小变形，影响测量；过小则固定不牢。这需要精密的真空系统调控与机械结构设计配合，通过实时压力监测反馈来动态调整吸力。另一方面，晶圆尺寸日益增大，维持环形吸附稳定性变得困难，需研发适配大尺寸晶圆的宽环、多段环等新型环吸结构，结合智能算法优化吸力分布，保障在不同尺寸规格下都能精准测量 BOW/WARP，推动半导体制造向更高精度迈进。

综上所述，晶圆的环吸方案在测量 BOW/WARP 方面相较于其他吸附方案展现出高精度、高重复性、真实还原形变等诸多优势，虽有挑战，但随着技术迭代优化，有望成为半导体晶圆测量吸附的主流方案，为芯片制造质量保驾护航。

六、高通量晶圆测厚系统

高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。