切割深度动态补偿技术对晶圆 TTV 厚度均匀性的提升机制与参数优化

一、引言

在晶圆制造过程中，晶圆总厚度变化（TTV）是衡量晶圆质量的关键指标，直接影响芯片制造的良品率与性能。切割过程中，受切削力、振动、刀具磨损等因素影响，切割深度难以精准控制，导致晶圆 TTV 厚度不均匀 。切割深度动态补偿技术通过实时调整切割深度，为提升晶圆 TTV 厚度均匀性提供了有效手段，深入研究其提升机制与参数优化方法具有重要的现实意义。

二、切割深度动态补偿技术对 TTV 厚度均匀性的提升机制

2.1 实时修正切削偏差

切割过程中，刀具磨损、工件振动等因素会使实际切割深度偏离预设值。切割深度动态补偿技术利用传感器实时监测切割状态，一旦检测到切割深度偏差，立即调整刀具位置或进给速度，对切削深度进行修正 。例如，当监测到某区域切割深度不足时，系统自动增加刀具进给量，确保该区域达到理想切割深度，从而减少晶圆厚度偏差，提升 TTV 均匀性。

2.2 适应材料特性变化

不同晶圆材料的硬度、脆性等特性存在差异，同一晶圆在不同部位的材料性能也可能有所不同。动态补偿技术可根据材料特性的实时反馈，调整切割深度 。对于硬度较高的区域，适当增加切割深度以保证材料有效去除；对于脆性较大的区域，减小切割深度避免崩边，使晶圆各部位材料去除更均匀，进而提升 TTV 厚度均匀性。

2.3 优化切削力分布

不合理的切割深度会导致切削力集中，引起晶圆变形。动态补偿技术通过调整切割深度，优化切削力在晶圆表面的分布 。减小单次切削深度，将切削力分散到多次切削过程中，降低因切削力过大导致的晶圆变形，维持晶圆厚度一致性，提高 TTV 均匀性。

三、切割深度动态补偿技术的参数优化

3.1 传感器参数优化

选择高精度、响应速度快的传感器，如激光位移传感器、应变片传感器，确保能够准确、及时地监测切割深度变化与切削力等参数 。同时，合理设置传感器的安装位置与采样频率，使采集的数据能够真实反映切割过程状态，为动态补偿提供可靠依据。

3.2 补偿算法参数优化

优化动态补偿算法中的控制参数，如比例系数、积分时间、微分时间等 。通过实验或仿真，调整这些参数，使补偿系统能够快速、稳定地响应切割深度变化，避免补偿过度或不足，实现对切割深度的精准控制。

3.3 与其他工艺参数协同优化

将切割深度动态补偿技术与进给速度、切割速度等其他工艺参数协同优化 。分析各参数之间的相互作用关系，通过正交试验、遗传算法等方法，寻找最优参数组合，在保证加工效率的同时，最大程度提升晶圆 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）

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。