用于切割晶圓 TTV 控制的硅棒安裝機(jī)構(gòu)

摘要：本文針對(duì)晶圓切割過程中 TTV（總厚度偏差）控制難題，提出一種用于切割晶圓 TTV 控制的硅棒安裝機(jī)構(gòu)。詳細(xì)介紹該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理及其在控制 TTV 方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為提升晶圓切割質(zhì)量提供新的設(shè)備方案 。

一、引言

在晶圓制造過程中，切割環(huán)節(jié)對(duì)晶圓 TTV 有著重要影響。精確控制晶圓 TTV 是保障芯片性能和良品率的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)硅棒安裝方式在切割過程中，因硅棒固定不穩(wěn)定、定位精度低等問題，易導(dǎo)致晶圓切割后 TTV 超差。因此，設(shè)計(jì)一種高效可靠的用于切割晶圓 TTV 控制的硅棒安裝機(jī)構(gòu)具有重要意義 。

二、硅棒安裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)

該硅棒安裝機(jī)構(gòu)主要由基座、定位組件、夾緊組件和微調(diào)組件構(gòu)成?；鶠檎麄€(gè)機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定支撐，采用高強(qiáng)度、高剛性材料制作，減少外界振動(dòng)對(duì)硅棒安裝的影響。定位組件包括多個(gè)定位銷和定位槽，通過精密配合實(shí)現(xiàn)硅棒的精準(zhǔn)定位；夾緊組件采用氣動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)方式，可快速且穩(wěn)定地夾緊硅棒，確保切割過程中硅棒不會(huì)發(fā)生位移；微調(diào)組件則由高精度的絲桿螺母副和傳感器組成，能夠?qū)璋舻陌惭b位置進(jìn)行微小調(diào)整，以達(dá)到最佳的切割姿態(tài) 。

2.2 工作原理

在安裝硅棒時(shí)，先將硅棒放置在定位組件的定位槽內(nèi)，通過定位銷實(shí)現(xiàn)初步定位。隨后，夾緊組件啟動(dòng)，對(duì)硅棒進(jìn)行夾緊固定。在切割前，微調(diào)組件根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)和傳感器反饋的信息，對(duì)硅棒的位置進(jìn)行微調(diào)，使硅棒處于理想的切割位置。在切割過程中，夾緊組件持續(xù)保持對(duì)硅棒的夾緊力，定位組件和微調(diào)組件協(xié)同工作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并補(bǔ)償硅棒可能出現(xiàn)的微小位移或姿態(tài)變化，從而有效控制晶圓切割過程中的 TTV 。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

硅棒安裝機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵在于高精度定位和穩(wěn)定夾緊。定位組件的定位精度需達(dá)到微米級(jí)，以保證硅棒安裝位置的準(zhǔn)確性；夾緊組件的夾緊力要根據(jù)硅棒的材質(zhì)和尺寸進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，既不能因夾緊力過大導(dǎo)致硅棒損傷，也不能因夾緊力過小使硅棒在切割時(shí)發(fā)生位移。此外，微調(diào)組件的控制算法需要精確高效，能夠快速響應(yīng)并處理硅棒位置的變化信息 。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)以光學(xué)相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，總厚度偏差）、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度），TIR（Total Indicated Reading 總局部厚度偏差）等這類技術(shù)指標(biāo)。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相比傳統(tǒng)上下雙探頭對(duì)射掃描方式；可一次性測(cè)量所有平面度及厚度參數(shù)。

1，靈活適用更復(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++)，碳化硅，藍(lán)寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測(cè)）

粗糙的晶圓表面，（點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測(cè)方案，不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響，因而對(duì)測(cè)量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)；（通過對(duì)偏振效應(yīng)的補(bǔ)償，加強(qiáng)對(duì)低反射晶圓表面測(cè)量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時(shí)測(cè)量多 層 結(jié) 構(gòu)，厚 度 可 從μm級(jí)到數(shù)百μm 級(jí)不等。

可用于測(cè)量各類薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達(dá)1nm。

可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng)，充分提高重復(fù)性測(cè)量能力。

4，采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，一改過去傳統(tǒng)SLD寬頻低相干光源的干涉模式，解決了由于相干長度短，而重度依賴“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的情況。卓越的抗干擾，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，同時(shí)也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線自動(dòng)化集成測(cè)量。

5，靈活的運(yùn)動(dòng)控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測(cè)量。