降低晶圓TTV(Total Thickness Variation,總厚度變化)的磨片加工方法主要包括以下幾種:
一、采用先進(jìn)的磨削技術(shù)
硅片旋轉(zhuǎn)磨削:
原理:吸附在工作臺上的單晶硅片和杯型金剛石砂輪繞各自軸線旋轉(zhuǎn),砂輪同時(shí)沿軸向連續(xù)進(jìn)給。砂輪直徑大于被加工硅片直徑,其圓周經(jīng)過硅片中心。
優(yōu)點(diǎn):單次單片磨削,可加工大尺寸硅片;磨削力相對穩(wěn)定,通過調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)軸和硅片轉(zhuǎn)軸之間的傾角可實(shí)現(xiàn)單晶硅片面型的主動控制,獲得較好的面型精度。
雙面磨削:
原理:兩側(cè)面對稱分布的夾持器將單晶硅片夾持在保持環(huán)中,在輥?zhàn)拥膸酉戮徛D(zhuǎn),一對杯型金剛石砂輪相對位于單晶硅片的兩側(cè),在空氣軸承電主軸驅(qū)動下沿相反的方向旋轉(zhuǎn)并沿軸向進(jìn)給實(shí)現(xiàn)單晶硅片的雙面同時(shí)磨削。
優(yōu)點(diǎn):可有效去除線切割后單晶硅片表面的波紋度和錐度,提高磨削效率。
二、優(yōu)化磨削工藝參數(shù)
通過合理設(shè)置磨削工藝參數(shù),如正向壓力、砂輪粒度、砂輪結(jié)合劑、砂輪轉(zhuǎn)速、硅片轉(zhuǎn)速、磨削液黏度及流量等,可以進(jìn)一步降低晶圓TTV。這些參數(shù)的優(yōu)化需要根據(jù)具體的磨削設(shè)備和晶圓材料進(jìn)行調(diào)整。
三、采用自動化與智能化控制
方法:利用激光位移傳感器對晶圓進(jìn)行平坦度測量,并將測量數(shù)據(jù)傳入PLC控制器。通過數(shù)據(jù)比較和平均值計(jì)算,當(dāng)數(shù)據(jù)的平均值大于或等于預(yù)設(shè)值時(shí),重復(fù)研磨加工步驟;當(dāng)數(shù)據(jù)的平均值小于預(yù)設(shè)值時(shí),進(jìn)行下一步操作。
優(yōu)點(diǎn):能快速測量并進(jìn)行平坦度計(jì)算,節(jié)省了手動頻繁操作的工序,檢測速度快,提升了加工的效率。
在線調(diào)整技術(shù):
原理:在磨削過程中,通過非接觸式在線測量裝置掃描晶圓,獲得晶圓的厚度偏差TTV值以及晶圓厚度高低的具體位置。根據(jù)具體厚度參數(shù),進(jìn)行相關(guān)函數(shù)計(jì)算,通過自動控制裝置進(jìn)行角度調(diào)整。
優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)時(shí)調(diào)整磨削參數(shù),確保晶圓厚度均勻性,降低TTV。
四、其他注意事項(xiàng)
確保設(shè)備精度:磨削設(shè)備的精度對晶圓TTV有直接影響。因此,需要定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn),確保其精度滿足要求。
選擇合適的磨料:磨料的選擇對磨削效果和晶圓TTV也有重要影響。需要根據(jù)晶圓材料和磨削要求選擇合適的磨料。
控制磨削液溫度:磨削液溫度對磨削效果和晶圓表面質(zhì)量有影響。需要控制磨削液溫度在合適的范圍內(nèi),以確保磨削效果和晶圓表面質(zhì)量。
綜上所述,降低晶圓TTV的磨片加工方法需要從磨削技術(shù)、工藝參數(shù)、自動化與智能化控制以及設(shè)備維護(hù)等多個(gè)方面入手。通過綜合應(yīng)用這些方法,可以顯著提高晶圓的厚度均勻性,降低TTV值。
五、高通量晶圓測厚系統(tǒng)
高通量晶圓測厚系統(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);
高通量晶圓測厚系統(tǒng),全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù),傳統(tǒng)上下雙探頭對射掃描方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片,一次性測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)
粗糙的晶圓表面,(點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光,相比靠光譜探測方案,不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_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(yīng)的補(bǔ)償,加強(qiáng)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(shí)測量多 層 結(jié) 構(gòu),厚 度 可 從μm級到數(shù)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(dá)1nm。
1,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),一改過去傳統(tǒng)晶圓測量對于“主動式減震平臺”的重度依賴,成本顯著降低。
2,靈活的運(yùn)動控制方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。