基于进给量梯度调节的碳化硅衬底切割厚度均匀性提升技术

碳化硅衬底切割过程中，厚度不均匀问题严重影响其后续应用性能。传统固定进给量切割方式难以适应材料特性与切割工况变化，基于进给量梯度调节的方法为提升切割厚度均匀性提供了新思路，对推动碳化硅衬底加工技术发展具有重要价值。

技术原理分析

梯度调节依据

碳化硅硬度高、脆性大，切割起始阶段，材料表面完整，刀具与材料接触状态稳定，可采用相对较大的进给量提高加工效率 。随着切割深入，刀具磨损加剧，材料内部应力分布改变，若仍保持大进给量，易导致局部切割力过大，造成厚度不均 。此时依据切割深度、刀具磨损状态等因素，逐步减小进给量，能有效控制切割力在合理范围，维持材料均匀去除，保证厚度均匀性 。

调节机制

构建以切割深度为自变量，进给量为因变量的梯度调节函数 。通过传感器实时监测切割深度、刀具振动、切割力等参数，将数据反馈至控制系统 。控制系统依据预设的梯度调节模型，动态调整进给量 。例如，在切割初期 0 - 1mm 深度，设定进给量为 0.5mm/min；1 - 3mm 深度，进给量逐渐降至 0.3mm/min；3mm 深度后，保持 0.2mm/min 。同时，结合刀具磨损补偿算法，进一步优化进给量调节策略，确保切割过程稳定 。

实验设计与效果验证

实验方案

选取相同规格的碳化硅衬底，设置对照组与实验组 。对照组采用传统固定进给量（0.3mm/min）切割；实验组采用基于进给量梯度调节的切割方式 。实验过程中，利用高精度位移传感器监测切割深度，力传感器采集切割力数据，振动传感器记录刀具振动情况 。切割完成后，使用光学干涉仪对衬底进行多点厚度测量，获取厚度数据 。

数据分析

对比两组实验数据，分析进给量梯度调节对切割力波动、刀具振动幅度以及衬底厚度均匀性的影响 。计算厚度标准差、变异系数等指标，定量评估厚度均匀性 。绘制切割力、振动幅值随切割深度变化曲线，直观展示梯度调节技术对加工稳定性的提升作用 。通过有限元模拟辅助分析，验证实验结果的可靠性，揭示进给量梯度调节提升厚度均匀性的内在机理 。

技术实施要点

调节参数设定

依据碳化硅衬底规格、刀具性能等确定梯度调节的关键参数 。包括初始进给量、梯度变化区间、调节步长等 。通过预实验或模拟仿真，优化参数组合，找到不同工况下的最佳调节方案 。例如，对于较薄的衬底，适当减小初始进给量和调节步长；对于硬度更高的碳化硅材料，加大梯度变化区间 。

系统集成与优化

将传感器、控制系统、执行机构等进行高效集成，确保数据采集、处理与指令执行的及时性和准确性 。优化控制算法，提高系统对复杂工况的适应性 。加强各部件之间的协同配合，减少信号传输延迟和干扰，保障进给量梯度调节的精确实施 。

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。