在半導體領域的璀璨星河中，氮化鎵（GaN）襯底正憑借其優異的性能，如高電子遷移率、寬禁帶等特性，在光電器件、功率器件等諸多應用場景中嶄露頭角，成為推動行業發展的關鍵力量。而對于氮化鎵襯底而言，其 BOW（彎曲度）和 WARP（翹曲度）的精確測量是保障后續芯片制造工藝精準實施的重要前提，不同的吸附方案在這一測量環節中扮演著截然不同的角色，其中環吸方案更是以獨特優勢與其他方案形成鮮明對比，對測量結果產生著深遠影響。

一、常見吸附方案解析

傳統用于氮化鎵襯底的吸附方案主要有大面積平板吸附和多點接觸吸附。大面積平板吸附借助布滿吸盤表面的微小氣孔，通過抽真空使襯底整個底面與吸盤緊密貼合，構建起強大的吸附力。這一方式在穩定性方面表現出色，能夠有效抵御外界輕微震動、氣流擾動等干擾因素，為測量儀器提供穩定的操作平臺。然而，當聚焦于氮化鎵襯底的 BOW/WARP 測量時，弊端逐漸顯現。氮化鎵襯底在生長過程中，由于高溫、高壓以及不同材料層間熱膨脹系數的差異，內部積聚了復雜的應力。大面積平板吸附施加的均勻壓力，如同給襯底套上了一層 “緊箍咒”，掩蓋了襯底真實的形變狀態，使得測量探頭難以捕捉到細微的 BOW/WARP 變化，導致測量結果偏離襯底實際情況，為后續工藝優化埋下隱患。

多點接觸吸附則是在襯底邊緣選取若干點位，利用機械夾具或真空吸嘴施加吸力固定。此方案的設計初衷是盡量減少對襯底中心區域應力釋放的影響，讓襯底能夠自然呈現其原本的彎曲或翹曲形態。但在實際操作中，機械夾具與襯底接觸點的局部壓力較大，容易在襯底邊緣造成微小損傷，影響襯底質量。而且，在測量過程中，若受到外界輕微震動干擾，多點接觸的穩定性欠佳，容易引發襯底晃動，致使測量準確性與重復性大打折扣，給工程師精準判斷襯底 BOW/WARP 狀況帶來極大困難。

二、環吸方案原理與特性

環吸方案針對氮化鎵襯底的特性進行精心設計，在襯底邊緣靠近圓周的特定寬度環形區域布置真空吸附結構。從原理上講，環形吸附區域產生的吸力足以抗衡襯底自重以及測量過程中的輕微擾動，穩穩固定襯底位置。相較于大面積平板吸附，它巧妙避開了襯底中心大面積區域，使得襯底內部因應力積累而產生的 BOW/WARP 能夠不受過多約束地展現出來。例如，在氮化鎵外延生長后，由于外延層與襯底晶格常數存在差異，界面處產生應力，引發襯底中心區域向某一方向彎曲，環吸方案下測量設備能精準探測到這種彎曲程度，真實反映襯底的 BOW 狀況，為后續工藝調整提供可靠依據。

同時，對比多點接觸吸附，環吸方案避免了機械接觸帶來的邊緣損傷風險，且環形吸附的連續結構提供了更穩定可靠的固定效果，即使在存在一定環境震動或氣流擾動的測量環境中，氮化鎵襯底依然能保持既定姿態，確保多次測量結果的高度一致性，極大提升了 BOW/WARP 測量的重復性精度。

三、對測量 BOW 的具體影響

1、精度提升

在 BOW 測量精度方面，環吸方案優勢顯著。如前所述，大面積平板吸附易造成測量值偏低，無法準確反映真實彎曲度。環吸方案下，測量探頭能夠更接近襯底的實際彎曲表面，精準捕捉從幾微米到幾十微米的彎曲變化。以某款用于藍光 LED 制造的氮化鎵襯底為例，經模擬實際工況的熱循環測試后，襯底中心產生約 25 微米的凸起彎曲，采用環吸方案測量的 BOW 值與理論計算值偏差控制在 4% 以內，而大面積平板吸附測量偏差高達 20% 以上，充分證明環吸對 BOW 測量精度的卓越提升能力，為高精度芯片制造工藝提供精準數據支撐。

2、數據穩定性保障

在批量測量氮化鎵襯底 BOW 時，環吸方案憑借穩定的環形吸附力，確保每一片襯底在測量平臺上的放置姿態和受力狀態近乎一致。無論測量環境溫度、濕度如何微小波動，或是設備運行產生的輕微震動，環吸都能有效緩沖外界干擾，使襯底維持穩定測量條件。實驗數據表明，在連續測量同一批次 50 片氮化鎵襯底 BOW 過程中，環吸方案下測量數據的標準差僅為 2.5 微米左右，相較于多點接觸吸附動輒超過 6 微米的標準差，環吸極大保障了 BOW 測量數據的穩定性，方便工藝工程師快速篩選出 BOW 異常襯底，提升生產效率與產品質量管控水平。

四、對測量 WARP 的突出影響

3、真實形變還原

當聚焦于 WARP 測量，即氮化鎵襯底整體平面的扭曲狀況時，環吸方案展現出強大的還原能力。由于僅在邊緣環形區域作用，襯底各個部分依據自身應力分布自由翹曲。例如，在化學機械拋光（CMP）工藝后，因研磨不均勻，襯底不同區域應力失衡引發 WARP，環吸讓這種三維扭曲狀態完整暴露，測量數據全面反映襯底真實質量。相比大面積平板吸附造成的 “假平整” 假象，環吸為工藝改進提供了無可替代的可靠依據，助力優化后續的薄膜沉積、光刻等工序，確保芯片性能一致性。

4、工藝優化導向性增強

在半導體制造全流程視角下，準確的 WARP 測量數據對于工藝優化至關月。環吸方案所獲取的高精度、真實反映襯底 WARP 的數據，能夠精準指導從襯底制備初期的熱工藝參數調整，到芯片制造后期封裝工藝的適配性改進。通過對大量采用環吸方案測量 WARP 數據的統計分析，工藝研發團隊可以快速定位工藝瓶頸，如發現某一熱退火環節溫度梯度不合理導致襯底 WARP 增大，進而針對性優化工藝，降低不良品率，推動氮化鎵基半導體產業向更高工藝成熟度邁進。

五、面臨的挑戰與應對策略

盡管氮化鎵襯底的環吸方案優勢盡顯，但在實際應用與推廣中仍面臨挑戰。一方面，環形吸附區域的設計與制造精度要求極高，吸附力的均勻性稍有偏差，就可能導致襯底邊緣局部受力不均，產生微小變形，影響測量精度。這需要借助先進的微納加工技術優化吸附環結構，結合高精度壓力傳感器實時監測與反饋調控，確保吸力均勻穩定。另一方面，隨著氮化鎵襯底向大尺寸化發展，維持環形吸附的穩定性愈發困難。研發適配大尺寸襯底的寬環、分段環等創新型環吸結構，配合智能算法動態分配吸附力，保障不同尺寸規格下襯底 BOW/WARP 測量的精準性，成為當下亟待攻克的技術難題。

綜上所述，氮化鎵襯底的環吸方案在測量 BOW/WARP 方面相較于其他吸附方案展現出高精度、高穩定性、真實還原形變等諸多優勢，雖面臨技術挑戰，但隨著科研人員持續攻堅克難，不斷優化創新，有望成為氮化鎵襯底測量吸附的主流方案，為蓬勃發展的氮化鎵半導體產業注入強勁動力，助力高端芯片制造邁向新征程。

六、高通量晶圓測厚系統

高通量晶圓測厚系統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，全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術，相比傳統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。