English

Mitä ovat kiekkojen TTV, kaaren ja loimikerroin, ja miten niitä mitataan?

​​Hakemisto

1. Keskeiset käsitteet ja mittarit

​​2. Mittaustekniikat​​

3. Tietojenkäsittely ja virheet

4. Prosessin vaikutukset

Puolijohdevalmistuksessa kiekkojen paksuuden tasaisuus ja pinnan tasaisuus ovat kriittisiä tekijöitä, jotka vaikuttavat prosessin saantoon. Keskeiset parametrit, kuten kokonaispaksuuden vaihtelu (TTV), kaareva käyristyminen (bow), globaali käyristyminen (warp) ja mikrokäyrä (mikron käyristyminen) vaikuttavat suoraan ydinprosessien, kuten fotolitografian, kemiallismekaanisen kiillotuksen (CMP) ja ohutkalvopinnoituksen, tarkkuuteen ja vakauteen.

 

​​Keskeiset käsitteet ja mittarit

Kokonaispaksuuden vaihtelu (TTV)

TTV viittaa kiekon pinnan suurimpaan paksuuseroon määritellyllä mittausalueella Ω (yleensä reunojen poissulkemisvyöhykkeet ja lovien tai tasopintojen lähellä olevat alueet pois lukien). Matemaattisesti TTV = max(t(x,y)) – min(t(x,y)). Se keskittyy kiekkosubstraatin luonnolliseen paksuuden tasaisuuteen, joka eroaa pinnan karheudesta tai ohutkalvon tasaisuudesta.
Jousi

Kaarevuus kuvaa kiekon keskipisteen pystysuuntaista poikkeamaa pienimmän neliösumman menetelmällä sovitetusta referenssitasosta. Positiiviset tai negatiiviset arvot osoittavat globaalia ylöspäin tai alaspäin kaarevuutta.

Loimi

Vääristyminen kvantifioi kaikkien pintapisteiden suurimman huippujen ja laaksojen välisen eron suhteessa referenssitasoon ja arvioi kiekon yleistä tasaisuutta vapaassa tilassa.

c903cb7dcc12aeceece50be1043ac4ab
Mikrovääristymä
Mikrovääristymä (tai nanotopografia) tutkii pinnan mikroaaltoilua tietyillä aallonpituusalueilla (esim. 0,5–20 mm). Pienistä amplitudeista huolimatta nämä vaihtelut vaikuttavat kriittisesti litografian syväterävyyteen (DOF) ja CMP:n tasaisuuteen.
​​
Mittausviitekehys
Kaikki mittarit lasketaan käyttämällä geometrista perustasoa, tyypillisesti pienimmän neliösumman menetelmällä sovitettua tasoa (LSQ-taso). Paksuusmittaukset edellyttävät etu- ja takapinnan tietojen kohdistamista kiekon reunojen, lovien tai kohdistusmerkkien avulla. Mikrovääristymäanalyysiin kuuluu spatiaalinen suodatus aallonpituuskohtaisten komponenttien erottamiseksi.

 

Mittaustekniikat

1. TTV-mittausmenetelmät

  • ​​Kaksipintainen profilometria
  • Fizeau-interferometria:Käyttää interferenssireunoja referenssitason ja kiekon pinnan välillä. Sopii sileille pinnoille, mutta sitä rajoittavat suuren kaarevuuden omaavat kiekot.
  • Valkoisen valon pyyhkäisyinterferometria (SWLI):Mittaa absoluuttisia korkeuksia matalan koherenssin valoverhojen avulla. Tehokas porrasmaisille pinnoille, mutta mekaaninen skannausnopeus rajoittaa käyttöä.
  • Konfokaalimenetelmät:Saavuta submikronin resoluutio neulanreikä- tai dispersioperiaatteilla. Ihanteellinen karkeille tai läpikuultaville pinnoille, mutta hidas piste pisteeltä -skannauksen vuoksi.
  • Laserkolmiomittaus:Nopea reagointikyky, mutta altis tarkkuuden menetykselle pinnan heijastavuuden vaihteluiden vuoksi.

 

eec03b73-aff6-42f9-a31f-52bf555fd94c

 

  • ​​Läpäisy-/heijastuskytkentä
  • Kaksipäiset kapasitanssianturit: Antureiden symmetrinen sijoittelu molemmille puolille mittaa paksuutta muodossa T = L – d₁ – d₂ (L = lähtöviivan etäisyys). Nopea, mutta herkkä materiaalin ominaisuuksille.
  • Ellipsometria/spektroskooppinen reflektometria: Analysoi valon ja aineen vuorovaikutuksia ohutkalvon paksuuden osalta, mutta ei sovellu massa-TTV:lle.

 

2. Keulan ja loimen mittaus

  • Monianturiset kapasitanssimatriisit: Kerää koko kentän korkeusdataa ilmalaakeripöydällä nopeaa 3D-rekonstruktiota varten.
  • Strukturoitu valon projektio: Nopea 3D-profilointi optisen muotoilun avulla.
  • ​​Matalan NA:n interferometria​​: Tarkka pintakartoitus, mutta tärinäherkkä.

 

​​3. Mikrovääristymän mittaus​​

  • ​​Spatiaalinen taajuusanalyysi:
  1. Hanki korkean resoluution pinnan topografia.
  2. Laske tehospektritiheys (PSD) 2D-FFT:n avulla.
  3. Käytä kaistanpäästösuodattimia (esim. 0,5–20 mm) kriittisten aallonpituuksien eristämiseksi.
  4. Laske RMS- tai PV-arvot suodatetusta datasta.
  • ​​Tyhjiöistukan simulointi:Jäljittele tosielämän puristusvaikutuksia litografian aikana.

 

2bc9a8ff-58ce-42e4-840d-a006a319a943

 

​​Tietojenkäsittely ja virhelähteet​

Käsittelyn työnkulku

  • TTV:Tasaa etu- ja takapinnan koordinaatit, laske paksuusero ja vähennä systemaattiset virheet (esim. lämpöajautuminen).
  • ​​Jousi/Loimi:Sovita LSQ-taso korkeustietoihin; Bow = keskipisteen jäännös, Warp = huipusta laaksoon jäännös.
  • ​​Mikrovääristymä:Suodata spatiaaliset taajuudet, laske tilastoja (RMS/PV).

Keskeiset virhelähteet

  • Ympäristötekijät:Tärinä (kriittinen interferometrialle), ilman turbulenssi, lämpötilan ajelehtiminen.
  • Anturin rajoitukset:Vaihekohina (interferometria), aallonpituuden kalibrointivirheet (konfokaali), materiaalista riippuvat vasteet (kapasitanssi).
  • Kiekkojen käsittely:Reunan poiston virheellinen kohdistus, liikevaiheen epätarkkuudet ompelussa.

 

d4b5e143-0565-42c2-8f66-3697511a744b

 

Vaikutus prosessin kriittisyyteen

  • Litografia:Paikallinen mikrovääristymä pienentää syvyysaluetta, mikä aiheuttaa CD-variaatiota ja päällekkäisvirheitä.
  • CMP:Alkuperäinen TTV-epätasapaino johtaa epätasaiseen kiillotuspaineeseen.
  • Stressianalyysi:Keula/loimu-evoluutio paljastaa lämpö-/mekaanisen jännityksen käyttäytymisen.
  • Pakkaus:Liiallinen TTV luo tyhjiä sidosrajapintoihin.

 

https://www.xkh-semitech.com/dia300x1-0mmt-thickness-sapphire-wafer-c-plane-sspdsp-product/

XKH:n safiirikiekko

 

Julkaisun aika: 28.9.2025
Paina Enter hakeaksesi tai ESC sulkeaksesi