浅切多道切割工艺对晶圆 TTV 厚度均匀性的提升机制与参数优化

一、引言

在半导体制造领域，晶圆总厚度变化（TTV）是衡量晶圆质量的关键指标之一，直接影响芯片制造的良品率与性能。传统切割工艺在加工过程中，易因单次切割深度过大引发应力集中、振动等问题，导致晶圆 TTV 厚度均匀性欠佳。浅切多道切割工艺作为一种创新加工方式，为提升晶圆 TTV 厚度均匀性提供了新方向，深入探究其提升机制与参数优化方法具有重要的现实意义。

二、浅切多道切割工艺对晶圆 TTV 厚度均匀性的提升机制

2.1 降低切削应力

浅切多道切割工艺通过减小单次切削深度，使切削力分散到多次切割过程中。相比传统大深度单次切割，每次切削产生的应力大幅降低，避免了应力集中现象。较小的切削应力能减少晶圆因受力不均产生的变形，从而有效控制晶圆不同部位的厚度差异，提升 TTV 厚度均匀性 。

2.2 抑制振动影响

单次切削深度小，刀具与晶圆接触时产生的振动幅值较低。并且，多道切割过程中，后序切割可对前序切割产生的微小振动误差进行修正。稳定的切割过程减少了因振动导致的切割深度波动，保障了晶圆厚度的一致性，进一步改善 TTV 厚度均匀性 。

2.3 优化材料去除方式

该工艺采用分层渐进的材料去除模式，更精准地控制晶圆表面材料的去除量。每一道切割都可根据晶圆当前状态进行调整，使晶圆表面材料去除更均匀，从而实现对 TTV 厚度均匀性的有效提升 。

三、浅切多道切割工艺参数优化

3.1 切削深度与道次优化

通过实验与仿真相结合的方法，确定合适的单次切削深度与总切割道次。一般来说，在保证加工效率的前提下，适当减小单次切削深度、增加切割道次，有助于提升 TTV 厚度均匀性，但需避免因道次过多导致加工效率过低 。可建立以 TTV 厚度均匀性为目标函数，以切削深度和道次为变量的数学模型，利用优化算法求解最佳参数组合。

3.2 进给速度与切割速度优化

合理调整进给速度与切割速度，二者需相互匹配。较低的进给速度配合合适的切割速度，可使切削过程更平稳，减少切削力波动。通过正交试验设计，研究不同进给速度与切割速度组合下的 TTV 厚度均匀性表现，筛选出最优参数区间 。

3.3 刀具参数优化

选择合适的刀具材料与几何参数。高硬度、耐磨性好的刀具材料能保证切割过程的稳定性；优化刀具的前角、后角等几何参数，可降低切削力，减少对晶圆的损伤。依据晶圆材料特性与工艺要求，对刀具参数进行针对性优化，辅助提升 TTV 厚度均匀性 。

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）

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