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一、引言 随着碳化硅在半导体等领域的广泛应用，对其衬底质量的检测愈发关键。BOW（翘曲度）和 WARP（弯曲度）是衡量碳化硅衬底质量的重要参数，准确测量这些参数对于保证器件性能至关重要。而不同的吸附方案会对测量结果产生不同程度的影响。 二、常见吸附方案概述 在碳化硅衬底测量中，常见的吸附方案包括真空吸附、静电吸附等。真空吸附通过产生负压将衬底固定，操作相对简单，但可能存在吸附不均匀的情况。静电吸附则利用静电引力固定衬底，吸附力分布较为均匀，但对环境要求较高。 三、特氟龙夹具的特点 特氟龙夹具具有良好的化学稳定性和低摩擦系数。其表面较为光滑，在与碳化硅衬底接触时，能减少对衬底表面的损伤。同时，特氟龙材料的绝缘性能也有助于避免因静电等因素对测量产生干扰。 四、对测量 BOW/WARP 的影响分析 在测量 BOW 时，特氟龙夹具由于其稳定的接触特性，能够更均匀地支撑碳化硅衬底，相比一些真空吸附方案，减少了因局部吸附力不均导致的衬底额外变形，从而能更准确地反映衬底的真实翘曲度。在测量 WARP 方面，特氟龙夹具的低摩擦特性可防止在测量过程中因衬底与夹具之间的相对移动而产生测量误差。而其他吸附方案，如静电吸附，虽然吸附力均匀，但可能因环境湿度等因素改变吸附效果，进而影响测量的准确性。 五、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。 高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。 1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。 重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测） 粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆） 低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比） 绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多 层 结 构，厚 度 可 从μm级到数百μm 级不等。 可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。 2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。 采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。 3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。

在半导体产业这片高精尖的领域中，氮化镓（GaN）衬底作为新一代芯片制造的核心支撑材料，正驱动着光电器件、功率器件等诸多领域迈向新的高峰。然而，氮化镓衬底厚度测量的精准度却时刻面临着一个来自暗处的挑战 —— 测量探头的 “温漂” 问题。深入探究 “温漂” 的产生根源，以及剖析其给氮化镓衬底厚度测量带来的全方位影响，对于保障半导体制造工艺的高质量推进有着举足轻重的意义。 一、“温漂” 现象的滋生土壤 1，环境温度的 “暗流涌动” 半导体制造车间仿若一个庞大且复杂的热动力学 “迷宫”，诸多因素交织在一起，使得车间内的温度始终处于动态变化之中。一方面，车间内各类大型设备宛如永不熄火的 “火炉”，在运行过程中源源不断地释放出大量热量。光刻机、刻蚀机、化学气相沉积设备等长时间高强度作业，它们所散发的热量让车间局部区域温度急剧攀升。以一台先进的光刻设备为例，其运行时产生的热量足以使周边数平方米范围内的空气温度升高好几摄氏度。 另一方面，车间的通风与温控系统若存在哪怕细微的调控短板，都难以平衡内外气流交换以及设备散热不均带来的温差。再加上外界气候变化无常，人员频繁进出车间引发的冷热气流交互，这些因素如同隐匿在暗处的 “暗流”，悄无声息地推动着车间温度的起伏波动。 对于对温度敏感度极高的测量探头而言，哪怕是极其微小的温度变化，都如同在平静湖面投下一颗石子，能在探头内部引发一系列连锁反应。基于电学原理工作的探头，温度一旦升高，电子元件内部原子的热运动便会加剧，使得电子迁移率发生改变，进而影响电子元件的导电性。根据电信号与厚度测量转换的精密算法，这细微的导电性变化会直接反映在测量信号上，导致厚度测量值出现偏差，成为 “温漂” 现象的起始源头。 2， 探头自身的 “发热隐患” 测量探头在执行测量任务时，自身并非处于完全的 “热平衡” 状态，其运行过程同样会产生热量。从电学角度深入剖析，当电流持续流经探头内部电路，依据焦耳定律，电能不可避免地会转化为热能，也就是我们熟知的焦耳热。尤其是在长时间连续对氮化镓衬底进行厚度测量时，热量会如同滚雪球一般不断累积。 若探头缺乏有效的散热机制，这些热量便会在探头内部积聚形成局部高温区域。在这个局部高温 “温床” 中，光学探头的光路系统首当其冲受到影响。光学镜片的折射率会随着温度升高而发生改变，光线在镜片间的传播路径就会偏离理想轨迹，致使测量光路出现偏差。同时，机械结构部件也难逃热胀冷缩的物理规律，尺寸的微小改变进一步扰乱测量的精准度，为 “温漂” 现象的加剧添柴加薪。 3，材料热特性的 “先天局限” 现有的测量探头通常是由多种材料复合构建而成，以满足复杂多样的测量需求。然而，大多数材料在温度变化面前都难以摆脱自身的热物理特性束缚。常见的金属部件，随着温度变化，原子间的晶格振动加剧，宏观表现为材料的热膨胀，导致探头的机械结构尺寸精度受损。 即使选用了低热膨胀系数的材料，在纳米级精度要求的氮化镓衬底厚度测量场景下，材料热胀冷缩带来的微小形变依然足以引发显著的测量误差。再者，对于光学材料如玻璃镜片，温度不仅影响其折射率，还可能导致镜片内部应力分布变化，产生额外的光学畸变，进一步恶化测量精度，成为 “温漂” 问题滋生的内在温床。 二、对氮化镓衬底厚度测量的深远 “冲击” 4，精度的 “精准度杀手” 在氮化镓衬底厚度以纳米尺度严格把控的制造工艺中，“温漂” 引发的精度偏差堪称致命一击。由于氮化镓衬底制备工艺涉及高温、高压等复杂环节，其厚度公差被压缩至极其狭窄的范围，例如制造先进射频器件用的氮化镓衬底，厚度公差通常控制在 30 纳米以内。 然而，环境温度每波动 1℃，对于常用的电容式测量探头，其电容极板相关参数改变换算到衬底厚度测量值，误差可达数纳米至数十纳米。这意味着原本精准符合工艺标准的衬底，极有可能因 “温漂” 被误判为厚度不合格，反之，存在厚度缺陷的衬底却可能在 “温漂” 的掩盖下悄然流入后续关键工序，给芯片良品率带来灾难性打击，使前期巨额的研发与生产投入付诸东流。 5.，测量稳定性的 “动荡之源” 半导体制造流程往往要求对同一片氮化镓衬底不同位置，或是同一批次大量衬底进行连续测量。此时，“温漂” 问题若得不到有效遏制，测量稳定性将陷入混乱。由于车间温度的自然起伏以及探头自身发热的不确定性，测量数据如同惊涛骇浪中的孤舟，毫无规律地大幅波动。 工程师在上午针对一批氮化镓衬底开启厚度测量工作，初步获得一组看似平稳的测量数据，然而随着午后车间温度攀升，“温漂” 肆虐，再次测量同批衬底时，数据可能出现整体偏移，标准差急剧增大。如此不稳定的测量输出，让工艺人员在判断衬底厚度一致性时如雾里看花，难以精准把控工艺参数，给芯片制造过程中的质量管控带来极大困扰，延误研发与生产周期，徒增成本压力。 6，长期可靠性的 “定时炸弹” 从长期运行视野审视，“温漂” 犹如一颗潜伏的定时炸弹，对测量探头及整个测量系统的寿命与可靠性构成严重威胁。频繁的温度变化促使探头材料反复热胀冷缩，这对内部机械结构而言，无疑是一场 “慢性磨损” 噩梦，加速零部件的磨损老化，电子元件在高温热冲击下，性能衰退速度远超正常水平。 长此以往，探头不仅 “温漂” 问题愈发棘手，频繁出现硬件故障，导致设备停机维修成为常态，大幅增加设备维护成本。更为关键的是，基于不准确的 “温漂”数据持续调整氮化镓衬底加工工艺，如同推倒多米诺骨牌，在整个半导体制造流程中引发蚀刻不均匀、薄膜沉积失控等一系列连锁反应，最终侵蚀芯片的电学性能、稳定性等核心竞争力，让产品在市场角逐中黯然失色。 综上所述，测量探头的 “温漂” 问题根源复杂且影响深远，它贯穿于半导体制造全过程，从短期的测量精度到长期的工艺可靠性，无一幸免。唯有通过材料科学创新、智能算法优化、环境精细管控等全方位协同发力，才能成功驯服这只隐匿的 “精度杀手”，确保氮化镓衬底厚度测量精准无误，为蓬勃发展的半导体产业铺就坚实的技术基石。 三、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。 高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。 1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。 重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测） 粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆） 低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比） 绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多 层 结 构，厚 度 可 从μm级到数百μm 级不等。 可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。 2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。 采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。 3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。

在半导体制造这一微观且精密的领域里，氮化镓（GaN）衬底作为高端芯片的关键基石，正支撑着光电器件、功率器件等众多前沿应用蓬勃发展。然而，氮化镓衬底厚度测量的准确性却常常受到一个隐匿 “敌手” 的威胁 —— 测量探头的 “温漂” 问题。这一看似细微的现象，实则对氮化镓衬底厚度测量产生着诸多深远且实际的影响，关乎整个半导体制造工艺的成败。 一、“温漂” 现象的内在成因 测量探头的 “温漂”，本质上源于温度变化引发探头自身物理特性的改变，进而导致测量误差。一方面，环境温度波动是 “温漂” 的重要导火索。半导体制造车间宛如一个庞大复杂的热生态系统，设备运行时释放的热量、通风与温控系统的失衡，以及外界气候变化、人员进出带来的冷热气流交换，使得车间温度持续动态变化。哪怕是零点几摄氏度的微小起伏，对于极度敏感的测量探头而言，都可能在其内部引发 “连锁反应”。 基于电学原理工作的探头，温度升高会使电子元件的导电性、电容值等关键参数悄然改变。依据电信号与厚度测量的转换机制，这些细微变化会直接反映在测量结果上，导致厚度测量值出现偏差。以常见的电容式测量探头为例，环境温度每上升 1℃，其电容极板间的介电常数、极板间距等参数变化，换算到衬底厚度测量值，误差可达数纳米至数十纳米。 另一方面，探头自身在工作过程中也会发热。当电流通过探头内部电路，根据焦耳定律，电能不可避免地转化为热能，长时间连续测量时热量持续累积。若探头散热设计欠佳，热量便会在探头内部积聚形成局部高温区域。在这个 “高温温床” 中，光学探头的光路系统首当其冲受到影响，光学镜片的折射率随温度升高而改变，光线传播路径偏离理想轨迹，致使测量光路出现偏差；机械结构部件也难逃热胀冷缩的物理规律，尺寸的微小改变进一步扰乱测量的精准度，加剧 “温漂” 现象。 此外，探头材料的热特性局限也是 “温漂” 滋生的内在因素。现有的测量探头多由多种材料复合而成，金属部件在温度变化时热膨胀明显，即使选用低热膨胀系数的材料，在纳米级精度要求的氮化镓衬底厚度测量场景下，材料热胀冷缩带来的微小形变依然足以引发显著测量误差。光学材料如玻璃镜片，温度不仅影响其折射率，还可能导致镜片内部应力分布变化，产生额外光学畸变，为 “温漂” 问题埋下隐患。 二、对测量精度的深度侵蚀 在氮化镓衬底厚度以纳米级精度严格把控的制造工艺中，“温漂” 引发的精度偏差堪称致命一击。氮化镓衬底由于其独特的制备工艺，涉及高温、高压等复杂环节，厚度公差被压缩至极其狭窄的范围，例如制造先进光电器件用的氮化镓衬底，厚度公差通常控制在 30 纳米以内。 然而，如前文所述，环境温度每波动 1℃，对于常用的电容式测量探头，其电容极板相关参数改变换算到衬底厚度测量值，误差可达数纳米至数十纳米。这意味着原本精准符合工艺标准的衬底，极有可能因 “温漂” 被误判为厚度不合格，反之，存在厚度缺陷的衬底却可能在 “温漂” 的掩盖下悄然流入后续关键工序，给芯片良品率带来灾难性打击，使前期巨额的研发与生产投入付诸东流。 三、稳定性与重复性的严峻挑战 除了精度受损，“温漂” 还给测量的稳定性和重复性设置了重重障碍。半导体制造流程往往要求对同一片氮化镓衬底不同位置，或是同一批次大量衬底进行连续测量。但车间温度的自然起伏以及探头自身发热的不确定性，使得测量过程仿若置身波涛汹涌的海面，测量数据毫无规律地跳动。 工程师在上午针对一批氮化镓衬底开启厚度测量工作，初步获得一组看似平稳的测量数据，然而随着午后车间温度攀升，“温漂” 肆虐，再次测量同批衬底时，数据可能出现整体偏移，标准差急剧增大。如此不稳定的测量输出，让工艺人员在判断衬底厚度一致性时如雾里看花，难以精准把控工艺参数，给芯片制造过程中的质量管控带来极大困扰，延误研发与生产周期，徒增成本压力。 四、长期可靠性的潜在危机 从长期运行视角审视，“温漂” 犹如一颗潜伏的定时炸弹，对测量探头及整个测量系统的寿命与可靠性构成严重威胁。频繁的温度变化促使探头材料反复热胀冷缩，这对内部机械结构而言，无疑是一场 “慢性磨损” 噩梦，加速零部件的磨损老化，电子元件在高温热冲击下，性能衰退速度远超正常水平。 长此以往，探头不仅 “温漂” 问题愈发棘手，频繁出现硬件故障，导致设备停机维修成为常态，大幅增加设备维护成本。更为关键的是，基于不准确的 “温漂” 数据持续调整氮化镓衬底加工工艺，如同推倒多米诺骨牌，在整个半导体制造流程中引发蚀刻不均匀、薄膜沉积失控等一系列连锁反应，最终侵蚀芯片的电学性能、稳定性等核心竞争力，让产品在市场角逐中黯然失色。 五、应对 “温漂” 的策略突围 为化解这一难题，半导体行业从多维度协同发力。在硬件层面，研发新型低膨胀系数、温度稳定性高的探头材料，如特种陶瓷、石英玻璃混合材质，从根源降低 “温漂” 敏感度；优化探头内部结构设计，采用热隔离、温控补偿腔室等，减少外界温度干扰。软件算法上，借助实时温度传感器监测环境温度，配合智能算法动态校准测量值，依据温度变化曲线提前预估 “温漂” 量并修正；建立温度 - 测量误差数据库，通过大数据分析实现精准补偿。此外，在车间管理方面，加强恒温恒湿环境控制系统建设，严格控制温度波动范围，为高精度氮化镓衬底厚度测量创造稳定条件。 综上所述，测量探头的 “温漂” 问题虽隐匿却对氮化镓衬底厚度测量有着广泛而深刻的实际影响，从短期测量精度到长期工艺可靠性，贯穿半导体制造全过程。唯有通过材料创新、智能算法优化、环境精细管控等全方位协同发力，才能成功驯服这只隐匿的 “精度杀手”，确保氮化镓衬底厚度测量精准无误，为蓬勃发展的半导体产业铺就坚实的技术基石。 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。 高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。 1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。 重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测） 粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆） 低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比） 绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多 层 结 构，厚 度 可 从μm级到数百μm 级不等。 可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。 2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。 采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。 3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。

在当今高速发展的半导体产业浪潮中，氮化镓（GaN）衬底宛如一颗耀眼的新星，凭借其卓越的电学与光学性能，在众多高端芯片制造领域，尤其是光电器件、功率器件等方向，开拓出广阔的应用天地。然而，要想充分发挥氮化镓衬底的优势，确保其 BOW（弯曲度）和 WARP（翘曲度）的精准测量至关重要，因为这直接关联到后续芯片制造工艺的良率与性能表现。不同的吸附方案恰似一双双各异的 “巧手”，在测量氮化镓衬底 BOW/WARP 的过程中，施展着截然不同的 “操控魔法”，深刻影响着最终测量结果的精度与可靠性。 一、大面积平板吸附：稳定有余，精准不足 大面积平板吸附作为一种经典的吸附方案，历史悠久且应用广泛。它依托精密制造的吸盘，其表面均匀分布着密密麻麻的微小气孔，当抽真空系统启动，强大的吸力瞬间将氮化镓衬底整个底面紧紧吸附于吸盘之上，构建起一座看似坚不可摧的 “测量堡垒”。从稳定性视角审视，它无疑表现卓越，无论是外界轻微的震动干扰，还是车间内气流的无序扰动，都难以撼动衬底分毫，为高精度测量仪器提供了理想的静态工作平台。 但当我们将目光聚焦于氮化镓衬底 BOW/WARP 测量这一关键任务时，其短板便暴露无遗。氮化镓衬底的制备过程宛如一场 “高温高压的成长试炼”，在晶体生长、外延层沉积等环节，由于高温热应力、不同材料层间热膨胀系数失配等复杂因素交织，衬底内部积蓄了大量错综复杂的应力。此时，大面积平板吸附施加的均匀且强大的压力，如同给衬底披上了一层无形却紧固的 “束缚铠甲”，硬生生地将衬底原本自然的弯曲、翘曲形态往理想的 “平面” 状态拉扯。如此一来，测量探头在试图捕捉衬底真实的 BOW/WARP 细微变化时，仿佛雾里看花，那些隐藏在应力之下、关乎芯片制造成败的几微米甚至更小尺度的形变信息被无情掩盖，导致测量结果与衬底实际的物理状态南辕北辙，为后续工艺优化与质量管控埋下深深的隐患。 二、多点接触吸附：力求自然，稳定性欠佳 多点接触吸附方案则像是一位小心翼翼的 “平衡大师”，它摒弃了大面积吸附的 “粗放”，转而在氮化镓衬底边缘精心挑选若干关键支撑点位，通过机械夹具的精准夹持或小型真空吸嘴的定点吸附，温柔且坚定地将衬底固定。这一设计理念的精妙之处在于，它最大限度地为衬底中心区域预留了 “自由呼吸” 的空间，理论上能让衬底内部应力得以自然释放，进而在测量时呈现出最本真的弯曲、翘曲模样。 可现实的测量环境远非理想状态那般平静。机械夹具与衬底接触的瞬间，就如同两个性格迥异的舞者初次磨合，难免出现 “摩擦碰撞”。由于接触点局部压力相对集中，衬底边缘时常遭受微小却不容忽视的 “创伤”，这不仅影响衬底自身的物理完整性，更可能在后续测量环节引入额外的误差 “杂音”。并且，在测量过程中，只要外界稍有风吹草动，诸如轻微震动的突然来袭，多点接触的脆弱稳定性便原形毕露，夹持点极易发生松动或位移，进而引发衬底的晃动不安，使得测量准确性与重复性如同风中残烛，飘忽不定，让工程师们在追求精准工艺参数的道路上步履维艰。 三、环吸方案：精准与稳定的精妙平衡 环吸方案恰似一位精准施策的 “领航员”，为氮化镓衬底测量开辟了全新的航道。它独具匠心地在衬底边缘靠近圆周处勾勒出一道特定宽度的环形真空吸附区域，宛如为衬底量身定制了一条既稳固又不失灵活的 “安全带”。从固定原理来看，环形吸附区域产生的吸力恰到好处，既能稳稳托住衬底，对抗自重与外界小干扰，又像是一位善解人意的守护者，巧妙避开衬底中心的 “敏感地带”。 以 BOW 测量为例，当氮化镓衬底经历模拟实际工况的热循环测试后，中心区域可能出现几十微米的弯曲形变。环吸方案下，测量探头如同拥有 “火眼金睛”，能够近距离、精准地捕捉到这些细微变化，以某款用于 5G 基站功率放大器芯片的氮化镓衬底为例，测量所得 BOW 值与理论计算值偏差控制在 3% 以内，为后续芯片制造工艺提供了高可信度的数据基石。反观大面积平板吸附，偏差可能飙升至 20% 以上，高下立判。 聚焦 WARP 测量时，环吸方案更是展现出强大的 “还原真相” 能力。在化学机械抛光（CMP）工艺后，衬底因研磨不均陷入应力失衡的 “困境”，整体平面扭曲变形。环吸如同揭开神秘面纱的手，让这种三维扭曲状态毫无保留地呈现在测量视野中，助力工程师们透过精准数据，直击工艺痛点，优化后续薄膜沉积、光刻等关键工序，确保芯片性能稳定输出。 四、复合型吸附：探索多元融合之路 随着半导体技术向着更高精度、更复杂工艺的星辰大海不断迈进，单一吸附方案逐渐显露出 “力不从心” 的疲态。当下，科研人员大胆创新，积极探索复合型吸附方案，试图融合多种方案的优势，打造出更贴合氮化镓衬底测量需求的 “超级工具”。 例如，将环吸方案的稳定性与多点接触吸附的应力释放灵活性深度融合，在测量初始阶段，利用多点夹持让衬底自然松弛，初步感知整体形变趋势；随后无缝切换至环吸精准固定，进行高精度测量。又或是引入智能调控系统，依据衬底实时状态动态调整吸附力分布，无论是应对复杂应力分布的衬底，还是在不同测量环境下，都力求实现 BOW/WARP 测量的极致精准。 综上所述，不同的氮化镓衬底吸附方案在测量 BOW/WARP 时各有千秋，也各存短板。从传统方案的经验积累，到新兴环吸方案的突破创新，再到复合型方案的前沿探索，每一步都是半导体产业追求卓越、精益求精的见证。只有深入理解每种方案的影响机制，持续优化创新，才能让氮化镓衬底测量精准无误，为高端芯片制造的宏伟蓝图添上浓墨重彩的一笔。 五、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。 高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。 1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。 重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测） 粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆） 低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比） 绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多 层 结 构，厚 度 可 从μm级到数百μm 级不等。 可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。 2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。 采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。 3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。

在半导体领域的璀璨星河中，氮化镓（GaN）衬底正凭借其优异的性能，如高电子迁移率、宽禁带等特性，在光电器件、功率器件等诸多应用场景中崭露头角，成为推动行业发展的关键力量。而对于氮化镓衬底而言，其 BOW（弯曲度）和 WARP（翘曲度）的精确测量是保障后续芯片制造工艺精准实施的重要前提，不同的吸附方案在这一测量环节中扮演着截然不同的角色，其中环吸方案更是以独特优势与其他方案形成鲜明对比，对测量结果产生着深远影响。 一、常见吸附方案解析 传统用于氮化镓衬底的吸附方案主要有大面积平板吸附和多点接触吸附。大面积平板吸附借助布满吸盘表面的微小气孔，通过抽真空使衬底整个底面与吸盘紧密贴合，构建起强大的吸附力。这一方式在稳定性方面表现出色，能够有效抵御外界轻微震动、气流扰动等干扰因素，为测量仪器提供稳定的操作平台。然而，当聚焦于氮化镓衬底的 BOW/WARP 测量时，弊端逐渐显现。氮化镓衬底在生长过程中，由于高温、高压以及不同材料层间热膨胀系数的差异，内部积聚了复杂的应力。大面积平板吸附施加的均匀压力，如同给衬底套上了一层 “紧箍咒”，掩盖了衬底真实的形变状态，使得测量探头难以捕捉到细微的 BOW/WARP 变化，导致测量结果偏离衬底实际情况，为后续工艺优化埋下隐患。 多点接触吸附则是在衬底边缘选取若干点位，利用机械夹具或真空吸嘴施加吸力固定。此方案的设计初衷是尽量减少对衬底中心区域应力释放的影响，让衬底能够自然呈现其原本的弯曲或翘曲形态。但在实际操作中，机械夹具与衬底接触点的局部压力较大，容易在衬底边缘造成微小损伤，影响衬底质量。而且，在测量过程中，若受到外界轻微震动干扰，多点接触的稳定性欠佳，容易引发衬底晃动，致使测量准确性与重复性大打折扣，给工程师精准判断衬底 BOW/WARP 状况带来极大困难。 二、环吸方案原理与特性 环吸方案针对氮化镓衬底的特性进行精心设计，在衬底边缘靠近圆周的特定宽度环形区域布置真空吸附结构。从原理上讲，环形吸附区域产生的吸力足以抗衡衬底自重以及测量过程中的轻微扰动，稳稳固定衬底位置。相较于大面积平板吸附，它巧妙避开了衬底中心大面积区域，使得衬底内部因应力积累而产生的 BOW/WARP 能够不受过多约束地展现出来。例如，在氮化镓外延生长后，由于外延层与衬底晶格常数存在差异，界面处产生应力，引发衬底中心区域向某一方向弯曲，环吸方案下测量设备能精准探测到这种弯曲程度，真实反映衬底的 BOW 状况，为后续工艺调整提供可靠依据。 同时，对比多点接触吸附，环吸方案避免了机械接触带来的边缘损伤风险，且环形吸附的连续结构提供了更稳定可靠的固定效果，即使在存在一定环境震动或气流扰动的测量环境中，氮化镓衬底依然能保持既定姿态，确保多次测量结果的高度一致性，极大提升了 BOW/WARP 测量的重复性精度。 三、对测量 BOW 的具体影响 1、精度提升 在 BOW 测量精度方面，环吸方案优势显著。如前所述，大面积平板吸附易造成测量值偏低，无法准确反映真实弯曲度。环吸方案下，测量探头能够更接近衬底的实际弯曲表面，精准捕捉从几微米到几十微米的弯曲变化。以某款用于蓝光 LED 制造的氮化镓衬底为例，经模拟实际工况的热循环测试后，衬底中心产生约 25 微米的凸起弯曲，采用环吸方案测量的 BOW 值与理论计算值偏差控制在 4% 以内，而大面积平板吸附测量偏差高达 20% 以上，充分证明环吸对 BOW 测量精度的卓越提升能力，为高精度芯片制造工艺提供精准数据支撑。 2、数据稳定性保障 在批量测量氮化镓衬底 BOW 时，环吸方案凭借稳定的环形吸附力，确保每一片衬底在测量平台上的放置姿态和受力状态近乎一致。无论测量环境温度、湿度如何微小波动，或是设备运行产生的轻微震动，环吸都能有效缓冲外界干扰，使衬底维持稳定测量条件。实验数据表明，在连续测量同一批次 50 片氮化镓衬底 BOW 过程中，环吸方案下测量数据的标准差仅为 2.5 微米左右，相较于多点接触吸附动辄超过 6 微米的标准差，环吸极大保障了 BOW 测量数据的稳定性，方便工艺工程师快速筛选出 BOW 异常衬底，提升生产效率与产品质量管控水平。 四、对测量 WARP 的突出影响 3、真实形变还原 当聚焦于 WARP 测量，即氮化镓衬底整体平面的扭曲状况时，环吸方案展现出强大的还原能力。由于仅在边缘环形区域作用，衬底各个部分依据自身应力分布自由翘曲。例如，在化学机械抛光（CMP）工艺后，因研磨不均匀，衬底不同区域应力失衡引发 WARP，环吸让这种三维扭曲状态完整暴露，测量数据全面反映衬底真实质量。相比大面积平板吸附造成的 “假平整” 假象，环吸为工艺改进提供了无可替代的可靠依据，助力优化后续的薄膜沉积、光刻等工序，确保芯片性能一致性。 4、工艺优化导向性增强 在半导体制造全流程视角下，准确的 WARP 测量数据对于工艺优化至关月。环吸方案所获取的高精度、真实反映衬底 WARP 的数据，能够精准指导从衬底制备初期的热工艺参数调整，到芯片制造后期封装工艺的适配性改进。通过对大量采用环吸方案测量 WARP 数据的统计分析，工艺研发团队可以快速定位工艺瓶颈，如发现某一热退火环节温度梯度不合理导致衬底 WARP 增大，进而针对性优化工艺，降低不良品率，推动氮化镓基半导体产业向更高工艺成熟度迈进。 五、面临的挑战与应对策略 尽管氮化镓衬底的环吸方案优势尽显，但在实际应用与推广中仍面临挑战。一方面，环形吸附区域的设计与制造精度要求极高，吸附力的均匀性稍有偏差，就可能导致衬底边缘局部受力不均，产生微小变形，影响测量精度。这需要借助先进的微纳加工技术优化吸附环结构，结合高精度压力传感器实时监测与反馈调控，确保吸力均匀稳定。另一方面，随着氮化镓衬底向大尺寸化发展，维持环形吸附的稳定性愈发困难。研发适配大尺寸衬底的宽环、分段环等创新型环吸结构，配合智能算法动态分配吸附力，保障不同尺寸规格下衬底 BOW/WARP 测量的精准性，成为当下亟待攻克的技术难题。 综上所述，氮化镓衬底的环吸方案在测量 BOW/WARP 方面相较于其他吸附方案展现出高精度、高稳定性、真实还原形变等诸多优势，虽面临技术挑战，但随着科研人员持续攻坚克难，不断优化创新，有望成为氮化镓衬底测量吸附的主流方案，为蓬勃发展的氮化镓半导体产业注入强劲动力，助力高端芯片制造迈向新征程。 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。 高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。 1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。 重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测） 粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆） 低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比） 绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多层结构，厚度可从μm级到数百μm级不等。 可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至4 μm ，精度可达1nm。 2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。 采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。 3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。