晶圆背面减薄过程，对晶圆TTV 的管控

摘要：本文聚焦晶圆背面减薄过程中晶圆总厚度偏差（TTV）的管控问题，从减薄工艺参数优化、设备性能提升、检测与反馈机制完善等方面，系统阐述有效的 TTV 管控方法，旨在减少减薄过程对晶圆 TTV 的不良影响，保障晶圆制造质量。

关键词：晶圆背面减薄；TTV；工艺参数；设备优化；检测反馈

一、引言

在半导体制造中，晶圆背面减薄是为满足芯片轻薄化需求的关键工艺。然而，减薄过程中机械应力、热应力等因素易使晶圆产生变形，导致 TTV 发生变化，影响芯片的性能与良品率。因此，研究晶圆背面减薄过程中 TTV 的管控方法，对提升半导体制造水平具有重要意义。

二、TTV 管控方法

2.1 减薄工艺参数优化

减薄工艺参数对晶圆 TTV 影响显著。研磨压力需精准调控，压力过大易使晶圆局部受力不均，产生较大变形，从而增大 TTV；压力过小则减薄效率低下。根据晶圆材质与厚度，通过试验确定最佳研磨压力范围。研磨速度同样关键，过高的速度会加剧晶圆表面的机械损伤与应力集中，应采用分段式研磨速度，在粗磨阶段适当降低速度，减少对晶圆的冲击；精磨阶段再调整至合适速度，保证减薄精度，降低 TTV 波动 。此外，研磨浆料的粒度与浓度也需合理选择，合适的浆料参数能提升研磨均匀性，避免因研磨不均导致的 TTV 变化。

2.2 设备性能提升

优化减薄设备性能是管控 TTV 的重要途径。改进研磨头结构，使其压力分布更均匀，确保晶圆在减薄过程中受力一致，减少因受力差异引起的变形。同时，在设备上配备高精度的温度控制系统，实时监测并调节减薄过程中的温度，避免因温度变化产生热应力，进而影响 TTV 。此外，引入先进的振动抑制技术，减少设备运行过程中的振动干扰，保证研磨过程稳定，降低因振动导致的晶圆表面不平整和 TTV 增加 。

2.3 检测与反馈机制完善

建立高效的检测与反馈机制是实现 TTV 有效管控的核心。利用高精度的在线检测设备，如非接触式激光测厚仪，在减薄过程中实时监测晶圆的 TTV 变化。将检测数据及时传输至控制系统，通过数据分析算法，快速判断 TTV 是否超出允许范围。一旦发现异常，系统自动调整减薄工艺参数，如研磨压力、速度等，实现对 TTV 变化的动态管控 。定期对检测数据进行统计分析，总结 TTV 变化规律，为工艺优化和设备改进提供数据支撑 。

高通量晶圆测厚系统运用第三代扫频OCT技术，精准攻克晶圆/晶片厚度TTV重复精度不稳定难题，重复精度达3nm以下。针对行业厚度测量结果不一致的痛点，经不同时段测量验证，保障再现精度可靠。​

我们的数据和WAFERSIGHT2的数据测量对比,进一步验证了真值的再现性：

（以上为新启航实测样品数据结果）

该系统基于第三代可调谐扫频激光技术，相较传统双探头对射扫描，可一次完成所有平面度及厚度参数测量。其创新扫描原理极大提升材料兼容性，从轻掺到重掺P型硅，到碳化硅、蓝宝石、玻璃等多种晶圆材料均适用：​

对重掺型硅，可精准探测强吸收晶圆前后表面；​

点扫描第三代扫频激光技术，有效抵御光谱串扰，胜任粗糙晶圆表面测量；​

通过偏振效应补偿，增强低反射碳化硅、铌酸锂晶圆测量信噪比；

（以上为新启航实测样品数据结果）

支持绝缘体上硅和MEMS多层结构测量，覆盖μm级到数百μm级厚度范围，还可测量薄至4μm、精度达1nm的薄膜。

（以上为新启航实测样品数据结果）

此外，可调谐扫频激光具备出色的“温漂”处理能力，在极端环境中抗干扰性强，显著提升重复测量稳定性。

（以上为新启航实测样品数据结果）

系统采用第三代高速扫频可调谐激光器，摆脱传统SLD光源对“主动式减震平台”的依赖，凭借卓越抗干扰性实现小型化设计，还能与EFEM系统集成，满足产线自动化测量需求。运动控制灵活，适配2-12英寸方片和圆片测量。

审核编辑 黄宇