引言

在碳化硅襯底加工過(guò)程中，切割進(jìn)給量是影響其厚度均勻性的關(guān)鍵工藝參數(shù)。深入探究二者的量化關(guān)系，并進(jìn)行工藝優(yōu)化，對(duì)提升碳化硅襯底質(zhì)量、滿足半導(dǎo)體器件制造需求具有重要意義。

量化關(guān)系分析

切割機(jī)理對(duì)厚度均勻性的影響

碳化硅硬度高、脆性大，切割過(guò)程中，切割進(jìn)給量直接影響切割力大小與分布 。當(dāng)進(jìn)給量較小時(shí)，切割工具與碳化硅襯底接觸區(qū)域的切削力相對(duì)較小且穩(wěn)定，材料去除過(guò)程較為均勻，有利于保證襯底厚度均勻性 。隨著進(jìn)給量增大，切割力急劇增加，切割工具對(duì)襯底的沖擊作用增強(qiáng)，易導(dǎo)致局部材料過(guò)度去除，使襯底表面出現(xiàn)凹坑、裂紋等缺陷，破壞厚度均勻性 。此外，較大的進(jìn)給量還會(huì)引發(fā)切割工具振動(dòng)加劇，進(jìn)一步惡化厚度均勻性 。

理論模型構(gòu)建

基于切削力學(xué)理論，結(jié)合碳化硅材料特性，構(gòu)建切割進(jìn)給量與厚度均勻性的理論模型 ?？紤]切割力與進(jìn)給量的非線性關(guān)系，以及材料去除率對(duì)厚度均勻性的影響，引入相關(guān)參數(shù)建立方程 。例如，將切割力表示為進(jìn)給量、切割速度等參數(shù)的函數(shù)，通過(guò)分析切割力對(duì)材料去除過(guò)程的作用，建立厚度均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)（如厚度標(biāo)準(zhǔn)差）與進(jìn)給量之間的數(shù)學(xué)模型 。利用有限元分析軟件對(duì)模型進(jìn)行模擬驗(yàn)證，優(yōu)化模型參數(shù)，提高模型準(zhǔn)確性 。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)方案

設(shè)計(jì)多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選取相同規(guī)格的碳化硅襯底，在其他工藝參數(shù)（如切割速度、切割壓力等）保持一致的條件下，設(shè)置不同的切割進(jìn)給量（如 0.1mm/min、0.3mm/min、0.5mm/min 等）進(jìn)行切割加工 。采用高精度厚度測(cè)量?jī)x器（如光學(xué)干涉儀）對(duì)切割后的襯底進(jìn)行多點(diǎn)厚度測(cè)量，獲取厚度數(shù)據(jù) 。同時(shí)，利用顯微鏡觀察襯底表面微觀形貌，分析不同進(jìn)給量下表面缺陷情況 。

數(shù)據(jù)分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算每組實(shí)驗(yàn)中襯底厚度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)量，定量評(píng)估厚度均勻性 。繪制厚度均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)與切割進(jìn)給量的關(guān)系曲線，直觀展示二者變化趨勢(shì) 。運(yùn)用回歸分析方法，擬合出厚度均勻性與切割進(jìn)給量的經(jīng)驗(yàn)公式，明確量化關(guān)系 。通過(guò)方差分析判斷切割進(jìn)給量對(duì)厚度均勻性影響的顯著性，為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持 。

工藝優(yōu)化策略

優(yōu)化進(jìn)給量參數(shù)

根據(jù)量化關(guān)系分析結(jié)果，確定最佳切割進(jìn)給量范圍 。在保證加工效率的前提下，優(yōu)先選擇使厚度均勻性最優(yōu)的進(jìn)給量 。對(duì)于不同規(guī)格或質(zhì)量要求的碳化硅襯底，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或模擬進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)給量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化加工 。

多參數(shù)協(xié)同優(yōu)化

考慮切割過(guò)程中各工藝參數(shù)的相互影響，開(kāi)展切割進(jìn)給量與切割速度、切割壓力等參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化研究 。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)或響應(yīng)面法等優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，分析各參數(shù)交互作用對(duì)厚度均勻性的影響，建立多參數(shù)優(yōu)化模型，獲得綜合性能最優(yōu)的工藝參數(shù)組合 。

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)叫凸瑁删珳?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。