摘要：碳化硅襯底切割對起始位置精度與厚度均勻性要求極高，自動對刀技術作為關鍵技術手段，能夠有效提升切割起始位置精度，進而優化厚度均勻性。本文深入探討自動對刀技術的作用機制、實現方式及其對切割工藝優化的重要意義。

一、引言

碳化硅襯底是第三代半導體器件的核心基礎材料，其切割質量直接影響器件性能與成品率。在碳化硅襯底切割過程中，起始位置精度不足會導致切割路徑偏移，造成材料浪費與加工誤差；而厚度不均勻則會影響后續芯片制造工藝的穩定性。自動對刀技術通過精確確定刀具與工件的相對位置，為提升切割起始位置精度與優化厚度均勻性提供了有效途徑。

二、自動對刀技術原理與分類

（一）技術原理

自動對刀技術基于傳感器獲取刀具與工件表面的位置信息，通過數據處理與控制系統實現刀具位置的精確調整。其核心在于快速、準確地感知刀具與工件的接觸狀態，將物理接觸信號轉化為電信號或數字信號，進而驅動執行機構完成對刀操作 。

（二）常見分類

常見的自動對刀技術包括接觸式對刀與非接觸式對刀。接觸式對刀通過刀具與工件直接接觸，利用壓力傳感器、電感傳感器等檢測接觸瞬間，實現位置校準；非接觸式對刀則借助激光、紅外等光學手段，在不接觸工件的情況下測量刀具與工件的相對位置，具有對刀具和工件無損傷、測量速度快等優勢。

三、自動對刀技術對切割起始位置精度的提升

（一）消除系統誤差

機床在長期使用過程中會產生機械磨損、熱變形等系統誤差，影響切割起始位置精度。自動對刀技術能夠實時檢測刀具位置，通過補償算法修正機床坐標系與工件坐標系之間的偏差，消除因機床誤差導致的起始位置偏移，確保刀具準確落于預設切割起始點。

（二）提高重復定位精度

對于批量碳化硅襯底切割，自動對刀技術可在每次切割前自動校準刀具位置，避免人工對刀的主觀性與誤差，顯著提高切割起始位置的重復定位精度。即使在長時間連續加工過程中，也能保證每片襯底的切割起始位置一致性，為后續切割質量穩定奠定基礎。

四、基于起始位置精度提升的厚度均勻性優化

（一）保證切割路徑準確性

精確的起始位置確保了切割路徑嚴格按照預設軌跡進行。在碳化硅襯底切割中，若起始位置存在偏差，切割過程中刀具受力不均，易導致切割深度變化，進而造成厚度不均勻。自動對刀技術使刀具從準確位置開始切割，保證切割過程中各點切削深度一致，有效提升厚度均勻性。

（二）實時反饋與調整

自動對刀系統可與切割過程監測系統聯動，在切割過程中實時監測刀具位置與切割參數。一旦檢測到厚度異常趨勢，系統能夠快速反饋并調整刀具位置或切割參數，及時糾正偏差，維持切割厚度的穩定性，實現對厚度均勻性的動態優化。

五、自動對刀技術的實現與應用

（一）硬件系統搭建

自動對刀技術的實現依賴于高精度傳感器、高性能控制器與穩定的執行機構。選用分辨率高、響應速度快的傳感器（如納米級精度激光位移傳感器）實時采集位置信息；采用運算能力強的控制器進行數據處理與算法執行；搭配高精度伺服電機等執行機構，確保刀具位置調整的準確性與快速性。

（二）軟件算法優化

開發專用的自動對刀軟件算法，實現傳感器信號的濾波、處理與分析，以及對刀策略的智能化決策。結合機器學習算法，根據歷史對刀數據與切割結果，優化對刀參數與補償算法，提高自動對刀的精度與適應性，使其更好地滿足碳化硅襯底切割工藝需求。

高通量晶圓測厚系統運用第三代掃頻OCT技術，精準攻克晶圓/晶片厚度TTV重復精度不穩定難題，重復精度達3nm以下。針對行業厚度測量結果不一致的痛點，經不同時段測量驗證，保障再現精度可靠。?

我們的數據和WAFERSIGHT2的數據測量對比,進一步驗證了真值的再現性：

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

該系統基于第三代可調諧掃頻激光技術，相較傳統雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數測量。其創新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重摻P型硅，到碳化硅、藍寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對重摻型硅，可精準探測強吸收晶圓前后表面；?

點掃描第三代掃頻激光技術，有效抵御光譜串擾，勝任粗糙晶圓表面測量；?

通過偏振效應補償，增強低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比；

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結構測量，覆蓋μm級到數百μm級厚度范圍，還可測量薄至4μm、精度達1nm的薄膜。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

此外，可調諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環境中抗干擾性強，顯著提升重復測量穩定性。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

系統采用第三代高速掃頻可調諧激光器，擺脫傳統SLD光源對“主動式減震平臺”的依賴，憑借卓越抗干擾性實現小型化設計，還能與EFEM系統集成，滿足產線自動化測量需求。運動控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。