富士胶片推出动态面压传感器系统，可实时可视化晶圆研磨压力变化

实时捕捉晶圆研磨压力变化

富士胶片于9月7日推出动态面压传感器系统 Prescale Motion，可实时可视化从加压开始到结束期间的压力作用状态。该系统将与富士胶片现有的压力测量膜 Prescale（用于测量最大加压时的压力分布）和移动应用 Prescale Mobile（将显色图像转换为压力数值）组合使用，把静态压力分布与加压过程中的动态压力变化统一分析，帮助查找制造异常原因并优化工艺条件。

在半导体晶圆研磨工序中，研磨头与晶圆的接触状态以及研磨载荷的变化，会影响晶圆面内的平坦度和研磨量均匀性。只看最大加压状态下的压力分布，有时难以发现研磨开始、加速/减速或研磨结束等阶段出现的暂时性压力不均及接触状态变化。Prescale Motion 使用专用薄膜与控制器组成的面压传感器，以约30Hz的频率测量加压开始至结束期间的压力变化，并实时显示在移动终端上；测量数据支持保存、回放，还可输出为TSV（制表符分隔值）格式。

由此，用户可以确认研磨过程中研磨头与晶圆的接触状态如何随时间变化，识别特定工艺条件下的局部压力集中、研磨途中压力分布变化等现象，并将这些数据作为调整研磨设备控制条件、判断耗材状态的依据。

静态与动态数据结合评估

传统Prescale膜受压后会发色，颜色深浅反映压力大小和分布；使用Prescale Mobile读取发色后的薄膜，可以数值化最大压力、最小压力、平均压力、受压面积等13种压力信息。而Prescale Motion着眼于捕捉最大加压测定中难以掌握的加压过程变化。富士胶片表示，能够把最大加压时的静态压力数据和加压过程中的动态压力数据结合并统一进行分析的面压传感器系统，在全球尚属首创。

组合静、动态数据的好处是：即使最大加压时压力分布正常，若加压过程中某一特定时刻出现暂时性偏移，产品或设备仍可能承受预期以外的负荷。综合分析静、动态数据后，不仅能定位异常位置，还能查明异常发生的时间和持续时长。

具体使用流程上，可先读取发色的Prescale膜，将最大加压状态下的压力值、压力分布等静态数据可视化；再由面压传感器实时观测加压全程的压力变化；最后将两种数据合在一起综合评估。

除研磨外，晶圆键合、芯片堆叠、热压键合与封装等半导体工序中，也存在压力均匀性及压力时间变化影响品质的问题。随着先进封装朝大型化、薄型化发展，以及Chiplet（芯粒）、3D集成的普及，控制加热和加压引发的翘曲、键合不均和局部应力变得愈发重要。

两种薄膜尺寸与硬件规格

专用薄膜提供80mm×80mm和200mm×200mm两种规格，厚度均不超过0.2mm，推荐压力范围为0.5～2.5MPa。通过灵敏度调整功能，可按测量对象设置所需的压力范围。测点为32×32共1024个；80mm见方薄膜的传感单元尺寸为2.5mm，200mm见方薄膜为6.25mm。控制器采用8bit AD（模数）转换，由内置电池供电。

面压传感器与移动终端通过 Bluetooth Low Energy (BLE) 连接，因此无需将测量用线缆一直延伸到移动终端处，也更容易在设备内部或含可动部件的环境中使用。每张专用薄膜均内置校准文件，下载到Prescale Mobile后即可开始测量，用户无需另行校准。此外，薄膜可从控制器上拆卸下来，控制器可在只更换薄膜的情况下继续使用。

用于工艺改进与设备维护

在半导体和电子部件的制造工序中，即使设备设定值相同，实际施加到产品上的压力也可能因部件个体差异、设备磨损、温度变化及安装状态等因素而发生变化。用Prescale Motion记录压力随时间的变化，可对比正常与异常情况下的波形和压力分布，帮助掌握设备状态变化。当压力变化趋势偏离通常状态时，可通过更换零部件或调整设备来降低突发故障和不良品出现的可能性。

把制造条件、压力数据和检查结果关联并持续积累后，还能分析压力不均与产品不良之间的关系，为优化工艺条件、强化可追溯性提供支撑。

富士胶片表示，在利用Prescale和Prescale Mobile进行最大加压评估的基础上，加入Prescale Motion获得的时间轴数据，将推进压力检测的数字化和高精度化。该系统面向半导体晶圆研磨以及电子部件、电池等的开发与制造工序展开，用于支持客户进行不良原因分析、提高设备维护效率并改善良率。