基于纳米流体强化的切割液性能提升与晶圆 TTV 均匀性控制

摘要：本文围绕基于纳米流体强化的切割液性能提升及对晶圆 TTV 均匀性的控制展开研究。探讨纳米流体强化切割液在冷却、润滑、排屑等性能方面的提升机制，分析其对晶圆 TTV 均匀性的影响路径，以及优化切割工艺参数以实现晶圆 TTV 均匀性有效控制，为晶圆切割工艺改进提供新的思路与方法。

一、引言

在半导体晶圆切割工艺中，晶圆 TTV 均匀性是影响芯片制造质量与良率的关键因素。切割液性能对晶圆切割过程起着至关重要的作用。纳米流体凭借独特的物理化学性质，为切割液性能提升带来新契机。研究基于纳米流体强化的切割液性能提升及其对晶圆 TTV 均匀性的控制，对推动半导体制造工艺发展具有重要意义。

二、纳米流体强化切割液的性能提升机制

（一）冷却性能提升

纳米颗粒具有高比表面积和优异的热传导性能，添加到切割液中形成纳米流体后，显著增强了切割液的导热能力。在切割过程中，纳米流体能更高效地带走切割热，降低晶圆表面温度，减少因热变形导致的 TTV 不均匀，有效提升冷却性能。

（二）润滑性能优化

纳米颗粒可在刀具与晶圆表面形成一层纳米级润滑膜，填补表面微观缺陷，降低表面粗糙度，减少摩擦系数。这层润滑膜在切割过程中起到缓冲和隔离作用，稳定切割力，减少刀具磨损，从而优化切割液的润滑性能。

（三）排屑性能增强

纳米流体中纳米颗粒的分散特性有助于切屑的分散和悬浮，防止切屑团聚和堆积。同时，纳米颗粒的存在改变了切割液的流变特性，使其具有更好的流动性，能够更迅速地将切屑排出切割区域，提升排屑性能。

三、纳米流体强化切割液对晶圆 TTV 均匀性的控制

（一）减少热变形影响

高效的冷却性能使晶圆在切割过程中温度分布更均匀，降低热应力产生，减少因热膨胀不一致导致的 TTV 波动，从而有效控制晶圆 TTV 均匀性。

（二）稳定切割过程

优化后的润滑性能和增强的排屑性能，保证了切割过程的稳定性。稳定的切割力和良好的排屑效果避免了刀具振动和切屑划伤晶圆，减少了对晶圆厚度的影响，有助于维持 TTV 均匀性。

四、基于纳米流体强化切割液的工艺参数优化

（一）纳米颗粒浓度选择

研究不同纳米颗粒浓度对切割液性能及晶圆 TTV 均匀性的影响，通过实验确定最佳纳米颗粒浓度范围，在保证切割液性能提升的同时，避免因浓度过高导致的颗粒团聚等问题。

（二）切割工艺参数调整

结合纳米流体强化切割液的性能特点，调整切割速度、进给量等工艺参数。例如，在冷却性能提升的情况下，可适当提高切割速度，同时保证晶圆 TTV 均匀性不受影响，实现工艺参数与切割液性能的协同优化 。

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。