基于浅切多道的晶圆切割 TTV 均匀性控制与应力释放技术

一、引言

在半导体制造中，晶圆总厚度变化（TTV）均匀性是决定芯片性能与良品率的关键因素，而切割过程产生的应力会导致晶圆变形，进一步恶化 TTV 均匀性。浅切多道工艺作为一种先进的晶圆切割技术，在控制 TTV 均匀性与释放应力方面展现出独特优势，深入研究其相关技术对提升晶圆加工质量意义重大。

二、浅切多道工艺对 TTV 均匀性的控制机制

2.1 精准材料去除

浅切多道工艺通过分层切削，每次切削深度较小，可更精准地控制晶圆表面材料的去除量。相较于传统单次大深度切割，该工艺能有效避免因局部材料去除过多或过少导致的厚度偏差，逐步修正晶圆表面轮廓，实现 TTV 均匀性的有效控制 。

2.2 降低切削力波动

由于单次切削深度浅，刀具与晶圆接触时产生的切削力较小且波动幅度低。稳定的切削力减少了晶圆在切割过程中的振动和变形，使切割过程更平稳，有助于维持晶圆厚度的一致性，从而提升 TTV 均匀性 。

三、浅切多道工艺下的应力释放机制

3.1 分散应力产生

浅切多道工艺将整体切削力分散到多次切割中，降低了单次切削产生的应力。每次切割产生的应力较小，不易引发应力集中现象，避免了因应力过大导致的晶圆变形和损伤，从源头上减少了应力对 TTV 均匀性的影响 。

3.2 分步应力释放

在多道切割过程中，后序切割可对前序切割产生的应力进行一定程度的释放和调整。随着切割的推进，晶圆内部应力逐步得到释放，使晶圆内部应力分布更加均匀，有效降低了因应力积累导致的变形风险，保障 TTV 均匀性 。

四、TTV 均匀性控制与应力释放技术策略

4.1 工艺参数优化

通过实验和仿真，确定最佳的切削深度、切割道次、进给速度等工艺参数组合。合理的参数设置既能保证切割效率，又能最大程度地控制 TTV 均匀性和释放应力 。例如，在保证加工效率的前提下，适当减小切削深度、增加切割道次，可进一步分散应力，提升 TTV 均匀性。

4.2 辅助应力释放技术

结合热处理、激光冲击等辅助技术，进一步释放晶圆内部应力。在浅切多道切割后，对晶圆进行低温退火处理，可消除切割过程中产生的残余应力；利用激光冲击技术在晶圆表面产生塑性变形，也能有效释放应力，从而提高 TTV 均匀性 。

4.3 实时监测与反馈控制

在切割过程中引入在线监测系统，实时监测晶圆的 TTV 和应力状态。根据监测数据，及时调整切割工艺参数或启动辅助应力释放措施，实现对 TTV 均匀性和应力的动态控制 。

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。