一、引言

在半導(dǎo)體制造中，晶圓總厚度變化（TTV）均勻性是決定芯片性能與良品率的關(guān)鍵因素，而切割過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致晶圓變形，進(jìn)一步惡化 TTV 均勻性。淺切多道工藝作為一種先進(jìn)的晶圓切割技術(shù)，在控制 TTV 均勻性與釋放應(yīng)力方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，深入研究其相關(guān)技術(shù)對(duì)提升晶圓加工質(zhì)量意義重大。

二、淺切多道工藝對(duì) TTV 均勻性的控制機(jī)制

2.1 精準(zhǔn)材料去除

淺切多道工藝通過(guò)分層切削，每次切削深度較小，可更精準(zhǔn)地控制晶圓表面材料的去除量。相較于傳統(tǒng)單次大深度切割，該工藝能有效避免因局部材料去除過(guò)多或過(guò)少導(dǎo)致的厚度偏差，逐步修正晶圓表面輪廓，實(shí)現(xiàn) TTV 均勻性的有效控制 。

2.2 降低切削力波動(dòng)

由于單次切削深度淺，刀具與晶圓接觸時(shí)產(chǎn)生的切削力較小且波動(dòng)幅度低。穩(wěn)定的切削力減少了晶圓在切割過(guò)程中的振動(dòng)和變形，使切割過(guò)程更平穩(wěn)，有助于維持晶圓厚度的一致性，從而提升 TTV 均勻性 。

三、淺切多道工藝下的應(yīng)力釋放機(jī)制

3.1 分散應(yīng)力產(chǎn)生

淺切多道工藝將整體切削力分散到多次切割中，降低了單次切削產(chǎn)生的應(yīng)力。每次切割產(chǎn)生的應(yīng)力較小，不易引發(fā)應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免了因應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致的晶圓變形和損傷，從源頭上減少了應(yīng)力對(duì) TTV 均勻性的影響 。

3.2 分步應(yīng)力釋放

在多道切割過(guò)程中，后序切割可對(duì)前序切割產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行一定程度的釋放和調(diào)整。隨著切割的推進(jìn)，晶圓內(nèi)部應(yīng)力逐步得到釋放，使晶圓內(nèi)部應(yīng)力分布更加均勻，有效降低了因應(yīng)力積累導(dǎo)致的變形風(fēng)險(xiǎn)，保障 TTV 均勻性 。

四、TTV 均勻性控制與應(yīng)力釋放技術(shù)策略

4.1 工藝參數(shù)優(yōu)化

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真，確定最佳的切削深度、切割道次、進(jìn)給速度等工藝參數(shù)組合。合理的參數(shù)設(shè)置既能保證切割效率，又能最大程度地控制 TTV 均勻性和釋放應(yīng)力 。例如，在保證加工效率的前提下，適當(dāng)減小切削深度、增加切割道次，可進(jìn)一步分散應(yīng)力，提升 TTV 均勻性。

4.2 輔助應(yīng)力釋放技術(shù)

結(jié)合熱處理、激光沖擊等輔助技術(shù)，進(jìn)一步釋放晶圓內(nèi)部應(yīng)力。在淺切多道切割后，對(duì)晶圓進(jìn)行低溫退火處理，可消除切割過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；利用激光沖擊技術(shù)在晶圓表面產(chǎn)生塑性變形，也能有效釋放應(yīng)力，從而提高 TTV 均勻性 。

4.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋控制

在切割過(guò)程中引入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶圓的 TTV 和應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整切割工藝參數(shù)或啟動(dòng)輔助應(yīng)力釋放措施，實(shí)現(xiàn)對(duì) TTV 均勻性和應(yīng)力的動(dòng)態(tài)控制 。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)運(yùn)用第三代掃頻OCT技術(shù)，精準(zhǔn)攻克晶圓/晶片厚度TTV重復(fù)精度不穩(wěn)定難題，重復(fù)精度達(dá)3nm以下。針對(duì)行業(yè)厚度測(cè)量結(jié)果不一致的痛點(diǎn)，經(jīng)不同時(shí)段測(cè)量驗(yàn)證，保障再現(xiàn)精度可靠。?

我們的數(shù)據(jù)和WAFERSIGHT2的數(shù)據(jù)測(cè)量對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了真值的再現(xiàn)性：

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

該系統(tǒng)基于第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相較傳統(tǒng)雙探頭對(duì)射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測(cè)量。其創(chuàng)新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重?fù)絇型硅，到碳化硅、藍(lán)寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對(duì)重?fù)叫凸?，可精?zhǔn)探測(cè)強(qiáng)吸收晶圓前后表面；?

點(diǎn)掃描第三代掃頻激光技術(shù)，有效抵御光譜串?dāng)_，勝任粗糙晶圓表面測(cè)量；?

通過(guò)偏振效應(yīng)補(bǔ)償，增強(qiáng)低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測(cè)量信噪比；

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測(cè)量，覆蓋μm級(jí)到數(shù)百μm級(jí)厚度范圍，還可測(cè)量薄至4μm、精度達(dá)1nm的薄膜。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

此外，可調(diào)諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環(huán)境中抗干擾性強(qiáng)，顯著提升重復(fù)測(cè)量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

系統(tǒng)采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，擺脫傳統(tǒng)SLD光源對(duì)“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的依賴，憑借卓越抗干擾性實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，還能與EFEM系統(tǒng)集成，滿足產(chǎn)線自動(dòng)化測(cè)量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測(cè)量。