晶圆边缘 TTV 测量的意义和影响

摘要：本文探讨晶圆边缘 TTV 测量在半导体制造中的重要意义，分析其对芯片制造工艺、器件性能和生产良品率的影响，同时研究测量方法、测量设备精度等因素对测量结果的作用，为提升半导体制造质量提供理论依据。

 

关键词：晶圆边缘；TTV 测量；半导体制造；器件性能；良品率

 

一、引言

 

在半导体制造领域，晶圆总厚度偏差（TTV）是衡量晶圆质量的关键指标之一，而晶圆边缘 TTV 测量因其特殊性和重要性逐渐受到关注。晶圆边缘在后续工艺中易出现应力集中、边缘崩裂等问题，精确测量边缘 TTV 对保障芯片制造质量和可靠性具有重要意义。

 

二、晶圆边缘 TTV 测量的意义

 

2.1 保障芯片制造工艺稳定性

 

芯片制造涉及光刻、蚀刻、薄膜沉积等多道复杂工艺，晶圆边缘 TTV 会影响光刻时的聚焦精度和蚀刻的均匀性。准确测量边缘 TTV，能使工艺人员提前调整光刻设备参数，优化蚀刻工艺条件，确保各工艺环节在晶圆边缘区域也能精准执行，维持整个芯片制造工艺的稳定性 。

 

2.2 提升器件性能与可靠性

 

晶圆边缘区域的器件性能对整个芯片的功能有重要影响。若边缘 TTV 过大，会导致器件内部电场分布不均，影响电子迁移率，降低器件的电学性能。精确测量边缘 TTV，有助于筛选出边缘质量合格的晶圆用于芯片制造，提升器件性能与可靠性，减少因边缘质量问题导致的器件失效风险 。

 

2.3 提高生产良品率

 

晶圆边缘的缺陷和 TTV 异常是造成芯片生产良品率下降的重要因素之一。通过对晶圆边缘 TTV 的测量，可在生产前期及时发现存在问题的晶圆，避免将其投入后续高成本工艺，减少资源浪费，有效提高整体生产良品率 。

 

三、影响晶圆边缘 TTV 测量的因素

 

3.1 测量设备精度

 

测量设备的精度直接决定测量结果的准确性。高精度的光学测量设备，如激光干涉仪，能够更精准地捕捉晶圆边缘的厚度变化；而精度较低的设备可能因分辨率不足，无法准确测量微小的 TTV 差异，导致测量结果出现偏差 。

 

3.2 测量方法与技术

 

不同的测量方法对晶圆边缘 TTV 测量结果影响显著。接触式测量方法可能因测量探头与晶圆边缘的接触压力，导致晶圆产生微小变形，影响测量结果；非接触式测量方法虽然避免了接触变形问题，但受测量环境干扰较大，如光线、温度等因素可能影响测量精度 。

 

3.3 晶圆边缘状态

 

晶圆边缘的粗糙度、是否存在损伤等状态也会影响测量结果。若晶圆边缘表面粗糙，测量设备难以获取准确的厚度数据；边缘存在崩裂或划痕时，会导致测量值出现异常波动，无法真实反映晶圆边缘的 TTV 情况 。

 

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。