晶圓背面減薄過程 對晶圓TTV 的管控

摘要：本文聚焦晶圓背面減薄過程中晶圓總厚度偏差（TTV）的管控問題，從減薄工藝參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備性能提升、檢測與反饋機制完善等方面，系統(tǒng)闡述有效的 TTV 管控方法，旨在減少減薄過程對晶圓 TTV 的不良影響，保障晶圓制造質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：晶圓背面減薄；TTV；工藝參數(shù)；設(shè)備優(yōu)化；檢測反饋

一、引言

在半導體制造中，晶圓背面減薄是為滿足芯片輕薄化需求的關(guān)鍵工藝。然而，減薄過程中機械應(yīng)力、熱應(yīng)力等因素易使晶圓產(chǎn)生變形，導致 TTV 發(fā)生變化，影響芯片的性能與良品率。因此，研究晶圓背面減薄過程中 TTV 的管控方法，對提升半導體制造水平具有重要意義。

二、TTV 管控方法

2.1 減薄工藝參數(shù)優(yōu)化

減薄工藝參數(shù)對晶圓 TTV 影響顯著。研磨壓力需精準調(diào)控，壓力過大易使晶圓局部受力不均，產(chǎn)生較大變形，從而增大 TTV；壓力過小則減薄效率低下。根據(jù)晶圓材質(zhì)與厚度，通過試驗確定最佳研磨壓力范圍。研磨速度同樣關(guān)鍵，過高的速度會加劇晶圓表面的機械損傷與應(yīng)力集中，應(yīng)采用分段式研磨速度，在粗磨階段適當降低速度，減少對晶圓的沖擊；精磨階段再調(diào)整至合適速度，保證減薄精度，降低 TTV 波動 。此外，研磨漿料的粒度與濃度也需合理選擇，合適的漿料參數(shù)能提升研磨均勻性，避免因研磨不均導致的 TTV 變化。

2.2 設(shè)備性能提升

優(yōu)化減薄設(shè)備性能是管控 TTV 的重要途徑。改進研磨頭結(jié)構(gòu)，使其壓力分布更均勻，確保晶圓在減薄過程中受力一致，減少因受力差異引起的變形。同時，在設(shè)備上配備高精度的溫度控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)減薄過程中的溫度，避免因溫度變化產(chǎn)生熱應(yīng)力，進而影響 TTV 。此外，引入先進的振動抑制技術(shù)，減少設(shè)備運行過程中的振動干擾，保證研磨過程穩(wěn)定，降低因振動導致的晶圓表面不平整和 TTV 增加 。

2.3 檢測與反饋機制完善

建立高效的檢測與反饋機制是實現(xiàn) TTV 有效管控的核心。利用高精度的在線檢測設(shè)備，如非接觸式激光測厚儀，在減薄過程中實時監(jiān)測晶圓的 TTV 變化。將檢測數(shù)據(jù)及時傳輸至控制系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析算法，快速判斷 TTV 是否超出允許范圍。一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動調(diào)整減薄工藝參數(shù)，如研磨壓力、速度等，實現(xiàn)對 TTV 變化的動態(tài)管控 。定期對檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，總結(jié) TTV 變化規(guī)律，為工藝優(yōu)化和設(shè)備改進提供數(shù)據(jù)支撐 。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)運用第三代掃頻OCT技術(shù)，精準攻克晶圓/晶片厚度TTV重復精度不穩(wěn)定難題，重復精度達3nm以下。針對行業(yè)厚度測量結(jié)果不一致的痛點，經(jīng)不同時段測量驗證，保障再現(xiàn)精度可靠。?

我們的數(shù)據(jù)和WAFERSIGHT2的數(shù)據(jù)測量對比,進一步驗證了真值的再現(xiàn)性：

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

該系統(tǒng)基于第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相較傳統(tǒng)雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測量。其創(chuàng)新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重摻P型硅，到碳化硅、藍寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對重摻型硅，可精準探測強吸收晶圓前后表面；?

點掃描第三代掃頻激光技術(shù)，有效抵御光譜串擾，勝任粗糙晶圓表面測量；?

通過偏振效應(yīng)補償，增強低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比；

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測量，覆蓋μm級到數(shù)百μm級厚度范圍，還可測量薄至4μm、精度達1nm的薄膜。

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

此外，可調(diào)諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環(huán)境中抗干擾性強，顯著提升重復測量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

系統(tǒng)采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，擺脫傳統(tǒng)SLD光源對“主動式減震平臺”的依賴，憑借卓越抗干擾性實現(xiàn)小型化設(shè)計，還能與EFEM系統(tǒng)集成，滿足產(chǎn)線自動化測量需求。運動控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。