12吋晶圓TTV厚度翹曲量測機

這台設備是針對 12 吋透明玻璃基板與晶圓的厚度、翹曲量測所開發的。採非接觸式光學量測，不會碰到基板表面。全域 12 吋掃描一片約 60 秒，單一定點的量測重複性 ≦ 2μm，一次可以同時取得 Thickness、TTV、Bow、Warp 四組數據，另外還有 x/y 方向剖線圖與高度彩色圖。依研發或量產的不同需求，提供三種量測時程模型可以切換。

為什麼要量平坦度

晶圓或玻璃基板經過薄化、熱製程或多層堆疊之後，材料內部的應力會釋放出來，產生形變。這種形變肉眼通常看不出來，但足以讓後面幾道製程整批出問題。

一般用三個參數來描述：

• Thickness 與 TTV：TTV 是同一片基板上最厚處與最薄處的差值，反映的是研磨、拋光的均勻度。
• Bow：基板中心相對於基準平面的凹凸程度，看的是整體應力分布。
• Warp：相對於最佳擬合平面的最高點與最低點差異。Warp 比 Bow 嚴格，也比較接近現場實際會遇到的狀況。

數值超出規格，實際會發生的事情有幾種。

曝光機的焦深是有限的，基板不平，部分區域就會失焦，圖形轉移失敗。真空吸盤在翹曲太大的基板上吸不住，自動傳輸難免會卡片。晶圓鍵合的時候，若是兩片的形貌對不起來，接合面會有空洞，後面就是電性失效或脫層。

FOWLP 製程用的玻璃載板若是翹曲過大，解鍵合那一關破片的機率就高。破掉的那一片載板上，通常已經承載了幾十顆做了大半製程的晶粒，損失不會只有載板本身。

透明玻璃難量在哪裡

量透明的東西，麻煩在光會穿透過去。上表面反射一次，下表面又反射一次，傳統的雷射三角量測法很容易被多重反射干擾，判讀出來的位置不對，或是直接把下表面認成上表面。

玻璃載板現在已經是 FOWLP 與面板級封裝的主流暫時性支撐材，量不準這件事沒辦法迴避。這台設備的光學設計就是針對透明介質做的，能夠明確分辨上下表面的位置，再算出真實的厚度與形變量。

設備功能說明

不接觸基板表面

全程沒有機械探針接觸，不會在表面留下壓痕或造成微裂。已完成製程的晶圓單片價值很高，玻璃載板又需要重複使用，這兩種情況都不適合接觸式量測。

三種量測模式，怎麼選

同一台機器提供三種量測時程，操作人員可以直接切換：

模型 A 在每個取樣點會完全停下來，等機械微震衰減之後才擷取數據，動態誤差最小。模型 C 則是不停機，在連續運動中觸發量測，速度最快。

一般客戶的做法是日常量產跑模型 B，量到異常再切回模型 A 做確認。這樣既不會拖到產能，需要追根究柢的時候也有精度可用。

一次拿到四組數據

單次掃描就可以取得 Thickness、TTV、Bow、Warp，不需要為了不同參數換機台或重新上料。對品管流程來說，資料是同一次量測產生的，不會有不同設備量出來的數字對不起來的問題。

圖比數字有用

純看數字，通常看不出問題在哪裡。設備提供兩種圖：

x/y 方向剖線圖是沿著 X 軸或 Y 軸的剖面曲線。若是看到中心厚、邊緣薄，或是規律的波浪紋路，就可以回推研磨機台的傾角或轉速是不是偏掉了。

全域高度彩色圖是把微米級的高度差異用偽彩色畫出來。翹曲的型態是碗形、圓頂形還是馬鞍形，一眼就看得出來。不同型態對應的應力來源不一樣，找根因的時候這張圖很有用。

重複性 ≦ 2μm 是什麼意思

單一定點的量測重複性 ≦ 2μm（Thickness 與 TTV），意思是同一個位置反覆量，機台自己造成的變異在 2μm 以內。量到的數字在跳，主要是樣品本身的差異，不是機台雜訊。

這件事是數據能不能拿來做製程決策的前提。若是機台自己的變異就跟製程變異差不多，量出來的數據沒辦法用。

60 秒一片，跟得上產線

全域 12 吋掃描的量測時間 ≦ 60 sec/片，這個數字含上下料、定位、掃描到運算的完整循環，不是只算掃描那一段。一分鐘一片，多數製程機台的產能時間跟得上，設備可以真的放在線上做監控。

資料可以接 MES

量測結果可以匯出並整合到既有的 MES 生產管理系統，數據自動歸檔、可回溯。半導體與封測廠的品質追溯要求，這一段通常是必要的。

什麼情況下會用到

玻璃載板進料檢驗

FOWLP 或面板級封裝的玻璃載板，來料若是 TTV 或翹曲超規，問題不會在進料的時候顯現，而是拖到後段解鍵合才以破片的形式爆出來。

做法是在進料端做全檢或抽檢，用 Bow 與 Warp 設管制上限，超標的載板進線前就剔除掉。損失從「幾十顆晶粒加上製程工時」變成「一片載板的成本」。

研磨薄化後的製程監控

晶圓封裝前要背研磨到目標厚度。研磨砂輪磨損不均的時候，晶圓會出現楔形誤差，但是單點量厚看不出來。

把設備配在研磨之後，用模型 B 做線上監控，搭配 x/y 剖線圖看厚度分布的形態，TTV 超出管制線就告警。60 秒的量測時間讓回饋幾乎是即時的，下一批投料前就能調整機台傾角或轉速，不用等到整批做完才發現。

鍵合前先確認

3D IC 或 MEMS 製程要把兩片晶圓鍵合起來。任一片的 Bow 或 Warp 太大，鍵合後就會有應力殘留、空洞，嚴重的話脫層。

鍵合前用模型 A 對兩片各掃一次，看高度彩色圖確認形貌是平整還是互補。這一步是在最貴的製程步驟之前先把風險排掉，比鍵合完才發現划算得多。

研發階段的參數收斂

開發新的鍍膜或熱退火製程時，需要知道熱應力對基板形變的影響有多大。

比對製程前後的 Bow 與 Warp 變化，可以反推薄膜應力。用模型 B 收集數據速度夠快，實驗批數多的時候不會卡在量測這一關。

光學玻璃基板

AR/VR 的光導波片、微型顯示器基板，對厚度平行度的要求很高，厚度不均會直接影響光學路徑。這類透明基板同樣可以用這台設備量 TTV 與平坦度。

評估要準備什麼

設備評估的流程，我們在 AOI 機台評估入門 這篇文章裡有完整說明，這裡講針對 TTV 量測的部分。

建議提供 3 到 5 片實際使用的基板，規格內與規格外的都要有。所謂規格外，最好是已經在後段製程出過問題的那幾片。有對照組，才能確認設備判讀出來的結果跟貴司的品質標準對得上。

評估會出一份報告，附上實際量到的 TTV、Bow、Warp 數值，以及對應的剖線圖與高度彩色圖。若是需要確認在貴司實際產能下的表現，也可以安排動態條件的驗證。

產品規格

實際配置會依待測物特性、廠務條件與整合需求調整，詳細規格請洽詢。
 

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常見問題

可以量不透明的矽晶圓嗎？

標準機型是針對 12 吋透明玻璃基板設計的。其他材質、其他尺寸，或是有鍍膜的基板，請提供樣品讓我們實際測過再回覆，不方便先給答案。

17 點的量測密度夠嗎？

17 點是 TTV 量測常見的配置，可以掌握基板表面的巨觀變化趨勢。若是要抓局部特徵，取樣密度可以再談，不過點數增加，量測時間也會跟著拉長。這是精度跟產能的取捨，規劃階段我們會依貴司的產能需求建議配置。

數據可以接我們現有的 MES 嗎？

可以。介接的格式與方式要看貴司 MES 的規格，這部分在專案規劃階段會一起確認。

交期跟保固怎麼算？

交期依配置與當時排程而定，請洽業務窗口。保固條件可參考保固維修頁面，詢價時也會一併說明。

晟格是代理商還是自己做設備？

晟格成立於 1999 年，設備由我們自行設計、製造、整合，軟體演算法也是自己開發的。後續要調功能、改參數或維修，都是原廠直接處理，不需要透過第三方轉一手。