原创 降低晶圆 TTV 的磨片加工方法

摘要：本文聚焦于降低晶圆 TTV（总厚度偏差）的磨片加工方法，通过对磨片设备、工艺参数的优化以及研磨抛光流程的改进，有效控制晶圆 TTV 值，提升晶圆质量，为半导体制造提供实用技术参考。

关键词：晶圆；TTV；磨片加工；研磨；抛光

一、引言

在半导体制造领域，晶圆的总厚度偏差（TTV）对芯片性能、良品率有着直接影响。高精度的 TTV 控制是实现高性能芯片制造的关键前提。随着半导体技术不断向更高精度发展，传统磨片加工方法在 TTV 控制上的局限性日益凸显，研究新的磨片加工方法以降低晶圆 TTV 具有重要的现实意义。

二、磨片加工方法

2.1 设备与材料准备

选择高精度磨片设备，该设备需具备稳定的机械结构和精确的运动控制系统，以确保研磨过程的稳定性。研磨垫选用具有均匀硬度和良好耐磨性的材质，研磨浆料的成分和粒度根据晶圆材质和加工要求进行合理调配。例如，对于硅晶圆，可选用二氧化硅基研磨浆料，粒度控制在合适范围，保证研磨效率与表面质量 。

2.2 工艺参数设定

在研磨加工前，精确设定磨片设备的工艺参数。研磨压力根据晶圆尺寸和材质进行调整，避免压力过大导致晶圆损伤或压力过小影响研磨效率；研磨转速需与压力相匹配，确保研磨过程的均匀性。同时，合理规划研磨时间，通过试验确定不同阶段的最佳研磨时长，实现对晶圆厚度和 TTV 的有效控制 。

2.3 研磨过程

将晶圆固定在磨片设备的工作台上，启动设备，使研磨垫与晶圆表面接触并进行研磨。在研磨过程中，实时监测晶圆的厚度变化和 TTV 值。可采用在线测量技术，如激光测厚仪，及时反馈数据并调整研磨参数。分阶段进行研磨，粗磨阶段快速去除大部分余量，精磨阶段进一步细化表面，减小 TTV 。

2.4 抛光处理

研磨完成后，对晶圆进行抛光处理。采用化学机械抛光（CMP）技术，利用抛光液中的化学物质与晶圆表面发生化学反应，结合抛光垫的机械摩擦作用，进一步降低晶圆表面粗糙度和 TTV 值。严格控制抛光液的流量、抛光压力和抛光时间等参数，确保抛光效果的一致性和稳定性 。

高通量晶圆测厚系统

高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。

高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。

1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。

重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测）

粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆）

低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比）

绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多 层 结 构，厚 度 可 从μm级到数百μm 级不等。 

可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。

可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。

4，采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。

5，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。