Wafer TTV, Bow, Warp คืออะไร และวัดได้อย่างไร?

​​ไดเร็กทอรี

1. แนวคิดหลักและตัวชี้วัด

2. เทคนิคการวัด

3. การประมวลผลข้อมูลและข้อผิดพลาด

4. ผลกระทบต่อกระบวนการ

ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ความสม่ำเสมอของความหนาและความเรียบของพื้นผิวเวเฟอร์เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อผลผลิตของกระบวนการ พารามิเตอร์หลัก เช่น ความแปรผันของความหนารวม (TTV) การโก่งงอ (การบิดเบี้ยวเป็นรูปโค้ง) การบิดเบี้ยวโดยรวม (การบิดเบี้ยวระดับไมโคร หรือลักษณะพื้นผิวระดับนาโน) ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำและความเสถียรของกระบวนการหลัก เช่น การโฟกัสด้วยโฟโตลิโทกราฟี การขัดเงาเชิงกลเคมี (CMP) และการตกตะกอนฟิล์มบาง

แนวคิดหลักและตัวชี้วัด

TTV (ค่าความแปรผันความหนารวม)

เทคนิคการวัด

1. วิธีการวัด TTV

• การวัดโปรไฟล์พื้นผิวคู่
• การแทรกสอดแบบฟิโซ:ใช้หลักการของแถบการแทรกสอดระหว่างระนาบอ้างอิงและพื้นผิวของเวเฟอร์ เหมาะสำหรับพื้นผิวเรียบ แต่มีข้อจำกัดสำหรับเวเฟอร์ที่มีความโค้งมาก
• การวัดด้วยอินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบสแกนด้วยแสงขาว (SWLI):วัดความสูงสัมบูรณ์โดยใช้คลื่นแสงที่มีความสอดคล้องต่ำ เหมาะสำหรับพื้นผิวที่มีลักษณะเป็นขั้นบันได แต่ถูกจำกัดด้วยความเร็วในการสแกนเชิงกล
• วิธีการคอนโฟคอล:สามารถสร้างภาพที่มีความละเอียดระดับต่ำกว่าไมครอนได้ด้วยหลักการของรูเข็มหรือการกระจายแสง เหมาะสำหรับพื้นผิวที่หยาบหรือโปร่งแสง แต่จะทำงานช้าเนื่องจากการสแกนแบบจุดต่อจุด
• การวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบสามเหลี่ยม:ตอบสนองรวดเร็ว แต่มีแนวโน้มที่จะสูญเสียความแม่นยำเนื่องจากความแปรผันของการสะท้อนแสงบนพื้นผิว

• การเชื่อมต่อแบบส่งผ่าน/สะท้อน
• เซ็นเซอร์วัดค่าความจุแบบสองหัว: การจัดวางเซ็นเซอร์แบบสมมาตรทั้งสองด้านจะวัดความหนาโดยใช้สูตร T = L – d₁ – d₂ (L = ระยะห่างจากเส้นฐาน) วัดได้รวดเร็วแต่ไวต่อคุณสมบัติของวัสดุ
• เอลลิปโซเมตรี/สเปกโทรสโคปิก รีเฟล็กโตเมตรี: วิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงกับสสารสำหรับฟิล์มบาง แต่ไม่เหมาะสำหรับ TTV แบบก้อน

2. การวัดความโค้งและความยาวของเส้นด้าย

• ชุดหัววัดความจุแบบหลายโพรบ: บันทึกข้อมูลความสูงแบบเต็มพื้นที่บนแท่นรองรับอากาศเพื่อการสร้างภาพ 3 มิติอย่างรวดเร็ว
• การฉายแสงแบบมีโครงสร้าง: การสร้างโปรไฟล์ 3 มิติความเร็วสูงโดยใช้การปรับรูปร่างด้วยแสง
• การแทรกสอดแบบ Low-NA: การสร้างแผนที่พื้นผิวความละเอียดสูง แต่ไวต่อการสั่นสะเทือน

3. การวัดไมโครวาร์ป

• การวิเคราะห์ความถี่เชิงพื้นที่:

1. บันทึกภาพพื้นผิวที่มีความละเอียดสูง
2. คำนวณความหนาแน่นสเปกตรัมกำลัง (PSD) โดยใช้ FFT แบบ 2 มิติ
3. ใช้ตัวกรองแบบแถบความถี่ (เช่น 0.5–20 มม.) เพื่อแยกความยาวคลื่นที่สำคัญ
4. คำนวณค่า RMS หรือ PV จากข้อมูลที่ผ่านการกรองแล้ว

• การจำลองหัวจับสุญญากาศ:จำลองผลกระทบจากการหนีบในโลกแห่งความเป็นจริงระหว่างกระบวนการพิมพ์หิน

การประมวลผลข้อมูลและแหล่งที่มาของข้อผิดพลาด

ขั้นตอนการประมวลผล

• ทีทีวี:จัดแนวพิกัดพื้นผิวด้านหน้า/ด้านหลัง คำนวณความแตกต่างของความหนา และลบข้อผิดพลาดที่เป็นระบบ (เช่น การเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ)
• ​​คันธนู/การบิดเบี้ยว:ปรับระนาบ LSQ ให้เข้ากับข้อมูลความสูง; Bow = ค่าความคลาดเคลื่อน ณ จุดศูนย์กลาง, Warp = ค่าความคลาดเคลื่อนจากจุดสูงสุดถึงจุดต่ำสุด
• ​​ไมโครเวฟ:กรองความถี่เชิงพื้นที่ คำนวณค่าสถิติ (RMS/PV)

แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่สำคัญ

• ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม:การสั่นสะเทือน (สำคัญมากสำหรับการวัดด้วยอินเตอร์เฟอโรเมตรี), ความปั่นป่วนของอากาศ, การเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ
• ข้อจำกัดของเซ็นเซอร์:สัญญาณรบกวนเฟส (อินเตอร์เฟอโรเมตรี), ข้อผิดพลาดในการสอบเทียบความยาวคลื่น (คอนโฟกัล), การตอบสนองที่ขึ้นอยู่กับวัสดุ (คาปาซิแตนซ์)
• การจัดการเวเฟอร์:ความคลาดเคลื่อนของการตัดขอบ, ความไม่แม่นยำของแท่นเคลื่อนที่ในการเย็บภาพ

ผลกระทบต่อความสำคัญของกระบวนการ

• การพิมพ์หิน:การบิดเบี้ยวเล็กน้อยเฉพาะจุดลดความชัดลึก ทำให้เกิดความแปรผันของขนาดและข้อผิดพลาดในการซ้อนทับกัน
• ซีเอ็มพี:ความไม่สมดุลของค่า TTV ในช่วงเริ่มต้นส่งผลให้แรงกดในการขัดไม่สม่ำเสมอ
• การวิเคราะห์ความเครียด:การเปลี่ยนแปลงรูปทรงโค้งงอเผยให้เห็นพฤติกรรมของความเค้นทางความร้อนและทางกล
• บรรจุภัณฑ์:ค่า TTV ที่มากเกินไปจะทำให้เกิดช่องว่างในบริเวณรอยต่อของวัสดุ

เวเฟอร์แซฟไฟร์ของ XKH