12吋晶圓與透明玻璃TTV厚度翹曲量測機
全自動化平坦度分析解決方案

專為12吋透明玻璃與晶圓設計，整合Bow、Warp與TTV分析，提供三種彈性量測時程模型的高精度計量系統

先進封裝與顯示技術中的平坦度挑戰與計量革新

在半導體後段封裝（Backend Packaging）與先進顯示技術（Display Technology）飛速發展的今日，基板（Substrate）的尺寸穩定性與表面幾何特性已成為影響良率的決定性因素，特別是隨著晶圓尺寸走向12吋（300mm）以及面板產業對大型化、輕薄化的追求，材料在經過薄化（Thinning）、熱製程（Thermal Process）或多層堆疊後，極易產生非預期的形變。

所謂的平坦度參數，包含了總厚度變化（Total Thickness Variation, TTV）、彎曲度（Bow）以及翹曲度（Warp），在微米級的製程節點下，些微的厚度不均或基板翹曲，都會導致曝光機（Stepper/Scanner）的焦深（Depth of Focus, DOF）失準，造成圖形轉移失敗；或者在晶圓鍵合（Wafer Bonding）過程中產生空洞（Void），進而導致電性失效；此外，隨著扇出型封裝（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP）技術的興起，使用「透明玻璃載板（Glass Carrier）」作為暫時性支撐材已成為主流製程之一，然而，傳統的光學量測設備往往難以精準捕捉透明材質的表面輪廓，或者容易受背面反射光干擾而產生誤判。

本方案之 12吋晶圓TTV厚度翹曲量測機，正是為了回應此一產業難題而生，此設備專注於12吋透明玻璃與晶圓的幾何量測，其核心價值在於解決了兩大痛點：第一是對透明材質的高精度厚度與形變解析能力；第二是提供彈性的量測速度選擇，從研發階段的精密分析到量產階段的高速全檢皆能覆蓋，透過提供完整的 Thickness、TTV、Bow、Warp 數據以及直觀的剖面分析圖，協助工程師在製程早期識別出平坦度異常的基板，有效攔截不良品，優化製程參數，是確保先進製程良率不可或缺的計量工具。

解決方案特色：技術規格深度解析

此系統整合了精密光學感測、自動化運動控制與強大的數據運算演算法，各項特色皆基於嚴謹的規格設計，以下針對其核心技術優勢進行詳細說明：

專為12吋透明玻璃與晶圓打造的光學量測架構

在半導體與光電產業中，12吋（300mm）已是主流的大尺寸標準，可量測 12吋透明玻璃。

• 透明材質應對：
  量測透明玻璃的挑戰在於光線會穿透材質，傳統雷射三角量測法容易因多重反射而失效，此設備針對此特性進行優化，能夠在透明介質上精確定義出上表面與下表面的位置，進而計算出真實的厚度與形變。
• 大尺寸全域覆蓋：
  針對12吋的大面積，機構設計必須保證在長行程移動下的平面度，確保量測數據反映的是工件本身的形變，而非機台的運動誤差。

三種量測時程模型：平衡精度與產能的智慧策略

為了滿足不同生產情境的需求，此設備提供了業界罕見的三種量測模式，使用者可依據對精度與速度（Throughput）的權衡進行切換：

模型 A：精密量測

• 運作方式： 每個量測點 停 1 秒。
• 這是最嚴謹的靜態量測模式，在每個取樣點，運動機構會完全靜止，等待震動衰減後再進行數據擷取，這消除了動態誤差，適用於黃金樣品（Golden Sample）校正、研發階段的深度分析，或是當發現製程邊緣數值（Marginal）需要仲裁時使用。

模型 B：高效率且精密量測

• 運作方式： 每個量測點 停 50 毫秒 (ms)。
• 此模式大幅縮短了停留時間，50毫秒的暫停足以讓大部分的機械微震平息，同時大幅提升了整體的掃描速度，這是針對一般量產線（Inline）的高精度監控所設計，是在速度與數據品質之間取得最佳平衡的模式。

模型 C：高速量測 (High Speed Mode)

• 運作方式： 每個量點 移動量測 (On-the-fly measurement)，即快速量測。
• 在此模式下，感測頭或載台不會停止，而是在連續運動中觸發量測，這能將產能最大化，適用於出貨前的快速篩選（Go/No-Go）或對時間要求極其嚴苛的全檢製程。

完整的幾何參數計算：Bow 與 Warp

晶圓的形變並非單一維度，該設備具備強大的幾何運算能力，能從原始高度數據中分離出標準的形變指標：

• Bow (彎曲度) 數據產生：
  系統能計算出 Bow 值，Bow 通常指晶圓中心點相對於基準平面的凹凸程度，是評估晶圓整體應力分佈的重要指標。
• Warp (翹曲度) 數據產生：
  系統亦能產生 Warp 數據，Warp 是比 Bow 更嚴格的指標，它考量了晶圓表面最高點與最低點相對於最佳擬合平面（Best Fit Reference Plane）的差異，對於先進封裝製程，Warp 值過高會直接導致自動傳輸系統（AMHS）卡片或真空吸盤吸附失敗。

深度數據分析與視覺化圖表

單純的數字往往難以讓工程師快速理解問題所在，該解決方案提供了多層次的數據呈現方式：

• 基本計量數據：
  系統直接輸出 Thickness (厚度) 與 TTV (總厚度變化) 數值，TTV 是評估晶圓薄化製程（如研磨、拋光）均勻性的關鍵指標。
• 剖面分析工具：
  具備量測數據 x/y 方向剖線圖，透過沿著 X 軸或 Y 軸的剖面曲線，使用者可以觀察到例如「中心厚、邊緣薄」或特定的波浪狀紋路，這有助於回推研磨機台的參數設定是否偏移。
• 全域高度彩色圖：
  系統具有 量測 (高度彩色圖) 數據圖 功能，利用偽彩色（False Color）將微米級的高度差異視覺化，例如紅色代表高點、藍色代表低點，這讓使用者能一眼看出翹曲的型態（如馬鞍形、碗形或圓頂形），對於直觀判斷問題根源極有幫助。

優異的量測重複性與解析度

• 單點重複性：
  量測單一定點的重複性 ≦ 2 μm (針對 Thickness 與 TTV)，代表設備本身的測量變異（GR&R）極低，量測出的數值波動主要來自樣品本身而非機台雜訊，確保了數據的信賴度。
• 橫向解析度：
  典型的量測設定為 17點，這種採樣密度是針對TTV量測的標準配置（例如依據 SEMI 標準的十字形或放射狀佈點），能在有限的時間內有效地捕捉晶圓表面的巨觀變化趨勢。

高效能產出 (Throughput)

• 量測時間：
  在全域12吋晶圓的條件下，量測時間 ≦ 60 sec/片，這包含了基板傳輸、定位、掃描量測及數據運算的時間。一分鐘一片的高速處理能力，使其能夠跟上大多數半導體製程機台的節拍時間（TACT Time），實現真正的線上監控而不造成產能瓶頸。

解決方案應用：從進料到製程的全面管控

TTV 厚度翹曲量測機可廣泛應用於半導體、光電及材料產業的關鍵環節，特別是涉及透明材質與大尺寸基板的領域。

玻璃載板 (Glass Carrier) 進料檢驗 (IQC)

在扇出型晶圓級封裝（FOWLP）或面板級封裝（PLP）中，玻璃載板被用來承載重組後的晶粒。

• 應用情境：
  供應商來料的玻璃載板必須具備極佳的 TTV 與平坦度，否則在後續的解鍵合（De-bonding）製程中容易破片。
• 解決方案：
  利用本機台針對 12吋透明玻璃 的量測能力，在進料端進行全檢或抽檢，透過 Bow 與 Warp 數據，品管人員可以立即剔除翹曲過大的載板，避免其進入昂貴的製程線。

晶圓薄化 (Wafer Thinning/Backgrinding) 製程監控

晶圓在封裝前通常需要經過背部研磨（Backgrinding）以達到目標厚度。

• 應用情境：
  研磨後的晶圓厚度均勻性（TTV）至關重要。若研磨砂輪磨損不均，會導致晶圓出現楔形（Wedge）誤差。
• 解決方案：
  將本機台配置於研磨製程後，利用 x/y 方向剖線圖 與 TTV 數據，工程師可以監控研磨的均勻度，若 TTV 超過 2 μm 的重複性變異範圍，即可觸發警報並調整研磨機台的傾角或轉速，60秒/片 的速度確保了即時的製程回饋（Feedback）。

鍵合 (Wafer Bonding) 前量測

在 3D IC 或 MEMS 製程中，兩片晶圓需要進行鍵合。

• 應用情境：
  鍵合面的平坦度決定了鍵合的品質，若晶圓存在過大的 Bow 或 Warp，鍵合後會產生應力殘留甚至脫層（Delamination）。
• 使用 模型 A (精密量測，停1秒) 對鍵合前的晶圓進行高精度掃描，產生 高度彩色圖 來確認表面形貌是否互補或平整，確保鍵合成功率。

顯示器面板玻璃基板檢測

雖然主要針對晶圓規格，但 12吋透明玻璃 的量測能力同樣適用於小型顯示面板或光學玻璃的檢測。

• 應用情境：
  AR/VR 眼鏡的光導波片或微型顯示器基板，對厚度平行度要求極高。
• 利用設備的高解析度與透明材質適應性，檢測玻璃基板的 TTV，確保光學路徑的一致性。

製程研發與參數最佳化

• 應用情境：
  研發工程師在開發新的鍍膜或熱退火（Annealing）製程時，需要了解熱應力對晶圓形變的影響。
• 透過比對製程前後的 Bow 與 Warp 數據變化，工程師可以計算出薄膜應力（Film Stress），利用 模型 B (高效率精密量測) 可以快速收集大量實驗數據，縮短研發週期。

12吋晶圓TTV厚度翹曲量測機 不僅僅是一台量測設備，它是一套完整的幾何形貌分析平台，透過獨特的 三種量測時程模型，它打破了傳統計量設備在速度與精度上的僵固二分法，賦予使用者極大的操作彈性，無論是針對 透明玻璃 的特殊光學設計，還是 Thickness、TTV、Bow、Warp 的全方位數據產出，皆展現了其作為高階製程守門員的實力，在 60秒/片 的高效率運作下，它將協助客戶在追求極致輕薄與效能的道路上，精確掌握每一微米的變化，確保最終產品的完美品質。