Wooptix推出Phemet：源自天文自适应光学，单次快照测整片晶圆

Wooptix 的技术起点是太阳。这家西班牙公司位于特内里费岛（Tenerife），那里坐落着全球主要的太阳观测台之一，而公司的研发团队中许多成员都曾是天体物理学家。联合创始人兼首席运营官 Javier Elizalde 打趣道：“你看过《生活大爆炸》吗？我们的研发团队就是那样。”

他们打造的，是一种此前从未在半导体制造中使用过的量测方法——波前相位成像（wavefront phase imaging, WFPI），其技术源自天文学中的自适应光学（adaptive optics）。Phemet 系统不依赖干涉仪（interferometer）、椭偏仪（ellipsometer）或轮廓仪（profilometer），而是以单次快照捕获整片晶圆。

一次拍摄，覆盖整片晶圆

Elizalde 表示：“只需一次快照，我们就能看到整片晶圆。”省去扫描环节既节约时间，也避开了振动问题。轮廓仪可能只测量晶圆上的八条线，而 Phemet 一次采集即可获得约 1600 万个数据点，生成纳米级高度图，呈现晶圆形状、全局与局部应力、纳米形貌（nanotopography）以及面内畸变（in-plane distortion, IPD）。

图 1：Phemet 利用波前相位成像捕获整片晶圆的几何形貌，并由此推导出面内位移与应力。（来源：Wooptix）

该系统通过分析光线从晶圆反射回来的方向进行测量。他说：“我们理解光的特性，当光反射回来时，我们分析的是光线的偏折。”目前系统采用波长为 590 nm 的标准商用 LED。其知识产权主要在于光学系统与算法。该技术无需特殊预处理，即可穿透氧化物、氮化物以及图形化铜层进行观测。Elizalde 也坦言，光刻胶（photoresist）更难处理，因为它无法干净地反射光线。

一个显著特点是晶圆被垂直夹持，从而消除重力的影响。这使 Phemet 能够捕获晶圆的自由形态（free form），并据此预测其在被夹持于光刻扫描仪或沉积腔室中时的行为。他说：“你掌握的晶圆信息越多，越能对沉积完成前被夹持的晶圆进行建模，也就越能看清晶圆在沉积或光刻之后会如何表现。”Wooptix 花了近四年时间研究如何在不引入应力的情况下垂直夹持晶圆。

每一片晶圆，每一道工序

更大的目标在于产能。目前晶圆厂通常抽取抽样晶圆送往离线设备检测，而 Wooptix 的设想是每道工序至少配备一台设备。在月产 5 万至 10 万片晶圆的先进逻辑晶圆厂中，若要测量每一片晶圆，每道工序可能需要两到三台设备。CMP 就是典型例子，其许多量测步骤都需要晶圆几何信息。Elizalde 说：“我们提供的是完整的工艺签名。”测量覆盖每道工序之前、之后，理想情况下还包括工序进行之中，并将数据前馈给下一台设备。

他谨慎地将 Phemet 定位为现有技术的补充，而非替代。“这并不意味着我们比 AFM 之类更好，”他说，“AFM 能提供绝对值，我们无法与之竞争，但我们是互补的。”

面板同样可以测量。这项技术本身并不在意被测对象是什么，但在不引入应力的情况下垂直夹持矩形面板是一个物理学难题，而且面板需要更大的光学系统。“这是可行的。成本更高，但可行，”他说，并指出公司已从 50 mm 晶圆扩展到 200 mm、再到 300 mm，性能没有损失。而水平测量面板则相对简单。

迈向晶圆厂之路

Wooptix 于 2025 年在 SEMICON Europa 上发布了 Phemet，并于 5 月在格勒诺布尔的 CEA-Leti 安装了首套系统。公司还在特内里费岛建设自己的洁净室。Elizalde 表示，进入量产晶圆厂需要时间。“通往晶圆厂的路要走 12 个月以上，”他说，“这正是我们当前所处的阶段。我们认为我们正在达成目标，但这需要时间。”

编者按：出于效率与时效考虑，本文借助 AI（Anthropic 的 Claude）根据 Bodewell Group 安排的采访录音及公司新闻材料起草，并由 Semiconductor Digest 审核编辑。