摘要：本文聚焦于降低晶圓 TTV（總厚度偏差）的磨片加工方法，通過(guò)對(duì)磨片設(shè)備、工藝參數(shù)的優(yōu)化以及研磨拋光流程的改進(jìn)，有效控制晶圓 TTV 值，提升晶圓質(zhì)量，為半導(dǎo)體制造提供實(shí)用技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：晶圓；TTV；磨片加工；研磨；拋光

一、引言

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，晶圓的總厚度偏差（TTV）對(duì)芯片性能、良品率有著直接影響。高精度的 TTV 控制是實(shí)現(xiàn)高性能芯片制造的關(guān)鍵前提。隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷向更高精度發(fā)展，傳統(tǒng)磨片加工方法在 TTV 控制上的局限性日益凸顯，研究新的磨片加工方法以降低晶圓 TTV 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、磨片加工方法

2.1 設(shè)備與材料準(zhǔn)備

選擇高精度磨片設(shè)備，該設(shè)備需具備穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)和精確的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，以確保研磨過(guò)程的穩(wěn)定性。研磨墊選用具有均勻硬度和良好耐磨性的材質(zhì)，研磨漿料的成分和粒度根據(jù)晶圓材質(zhì)和加工要求進(jìn)行合理調(diào)配。例如，對(duì)于硅晶圓，可選用二氧化硅基研磨漿料，粒度控制在合適范圍，保證研磨效率與表面質(zhì)量 。

2.2 工藝參數(shù)設(shè)定

在研磨加工前，精確設(shè)定磨片設(shè)備的工藝參數(shù)。研磨壓力根據(jù)晶圓尺寸和材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，避免壓力過(guò)大導(dǎo)致晶圓損傷或壓力過(guò)小影響研磨效率；研磨轉(zhuǎn)速需與壓力相匹配，確保研磨過(guò)程的均勻性。同時(shí)，合理規(guī)劃研磨時(shí)間，通過(guò)試驗(yàn)確定不同階段的最佳研磨時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓厚度和 TTV 的有效控制 。

2.3 研磨過(guò)程

將晶圓固定在磨片設(shè)備的工作臺(tái)上，啟動(dòng)設(shè)備，使研磨墊與晶圓表面接觸并進(jìn)行研磨。在研磨過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶圓的厚度變化和 TTV 值。可采用在線測(cè)量技術(shù)，如激光測(cè)厚儀，及時(shí)反饋數(shù)據(jù)并調(diào)整研磨參數(shù)。分階段進(jìn)行研磨，粗磨階段快速去除大部分余量，精磨階段進(jìn)一步細(xì)化表面，減小 TTV 。

2.4 拋光處理

研磨完成后，對(duì)晶圓進(jìn)行拋光處理。采用化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）技術(shù)，利用拋光液中的化學(xué)物質(zhì)與晶圓表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合拋光墊的機(jī)械摩擦作用，進(jìn)一步降低晶圓表面粗糙度和 TTV 值。嚴(yán)格控制拋光液的流量、拋光壓力和拋光時(shí)間等參數(shù)，確保拋光效果的一致性和穩(wěn)定性 。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)以光學(xué)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(shù)，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術(shù)指標(biāo)。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相比傳統(tǒng)上下雙探頭對(duì)射掃描方式；可一次性測(cè)量所有平面度及厚度參數(shù)。

1，靈活適用更復(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++)，碳化硅，藍(lán)寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測(cè)）

粗糙的晶圓表面，（點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測(cè)方案，不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響，因而對(duì)測(cè)量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)；（通過(guò)對(duì)偏振效應(yīng)的補(bǔ)償，加強(qiáng)對(duì)低反射晶圓表面測(cè)量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時(shí)測(cè)量多 層 結(jié) 構(gòu)，厚 度 可 從μm級(jí)到數(shù)百μm 級(jí)不等。

可用于測(cè)量各類薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達(dá)1nm。

可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng)，充分提高重復(fù)性測(cè)量能力。

4，采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，一改過(guò)去傳統(tǒng)SLD寬頻低相干光源的干涉模式，解決了由于相干長(zhǎng)度短，而重度依賴“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的情況。卓越的抗干擾，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，同時(shí)也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線自動(dòng)化集成測(cè)量。

5，靈活的運(yùn)動(dòng)控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測(cè)量。

審核編輯 黃宇