利用紫外纳秒标识系统对硅晶圆表面进行二维码直接标识试验研究。采用控制变量法，分别研究不同的脉冲占空比、重复频率、光斑重叠率对标识材料的热损伤、表面形貌以及二维码识读效果的影响规律。研究结果表明，脉冲占空比和重复频率对标识区域的环宽和热损伤影响效果明显，二维码的读取率和识读时间同时受占空比、重复频率、光斑重叠率影响。单脉冲能量在10.7~20 μJ范围内可以标识出符合SEMI标准的均匀、细腻、稳定、高识读率的无尘标识。

针对SEMI标准对12寸(约300 mm)薄晶圆标识的要求, 采用1 066 nm光纤激光晶圆标识系统对裸硅晶圆与镀膜晶圆进行激光标识工艺的研究。通过控制变量法改变激光器的功率百分比, 分别在两种晶圆上标记Dot样式的SEMI字体, 并对标识的质量和识读率进行评估。研究发现, 裸硅晶圆标识从无到有, 甚至到严重溅射对应的激光功率范围是11.77~19.25 W, 镀膜后的硅晶圆对应的功率范围是4.40~11.77 W。在裸硅晶圆上标识的Dot形貌更符合SEMI标准要求。镀膜后的晶圆熔融阈值变小, 但是工艺窗口变窄, 标识字符和条码Dot圆度较差, 飞溅不易控制。两种晶圆OCR的识读率差异不大。

聚焦开发清晰、无飞溅、无碎屑且深度满足半导体晶圆后道加工工序要求的激光标识工艺, 实现清晰可辨、高洁净度的硅晶圆激光标识。采用波长532 nm的激光器研究平均功率、脉冲重复频率和扫描速度等激光工艺参数对晶圆标识质量的影响, 借助目视、显微镜和白光干涉三维轮廓仪来评估标识码的清晰程度、标识点的深浅程度和隆起高度以及热影响区。研究表明, 在低脉冲频率小于50 kHz时, 随着平均功率的上升, 标识码的清晰度逐渐增加, 但是硅渣的数量及其分布区域增大; 在高脉冲频率大于60 kHz时, 平均功率增加对标识码清晰度的影响及硅渣数量和分布区域的变化没有低频段表现明显。在平均功率为20%, 脉冲重复频率为60~80 kHz, 扫描速度为2 500~3 500 mm·s-1的工艺窗口内可以优化参数组合, 在硅晶圆上实现清晰可辨、无飞溅和碎屑污染, 字体深度为0.5~5 μm并且隆起小于1 μm的激光标识。

硅晶圆激光隐形切割是指激光聚焦在晶圆内部使其产生热裂纹，通过控制热裂纹的扩展方向实现硅晶圆的高质量切割，具有广阔的应用前景。在硅晶圆内部沿着光轴方向一次生成多个焦点，可以实现硅晶圆的多焦点隐切。本文提出了一种大数值孔径下的轴向多焦点算法。将不同焦距的相位差值作为变量，通过迭代求解出傅里叶级数满足要求的原函数，然后对变量进行非线性映射就可以得到目标相位图。通过改变傅里叶展开后的各项系数，实现了轴上焦点数目、各焦点能量和间距的调节。利用MATLAB仿真得到了不同能量比、不同焦点间距的轴向三焦点和五焦点的光场，各焦点能量比例和间距与设计预期基本一致，能量利用率均达到了90%以上。选用1.342 μm纳秒激光器对250 μm厚硅晶圆进行激光隐切实验，使用空间光调制器加载目标相位图，将等能量的三个焦点分别聚焦在硅晶圆表面下方35.0，105.2，176.0 μm处，在激光功率为1.2 W、切割速度为200 mm/s的条件下成功实现了硅晶圆的三焦点激光隐切。

硅片背面磨削减薄工艺中，机械磨削使硅片背面产生损伤，导致表面粗糙，且发生翘曲变形。分别采用粗磨、精磨、精磨后抛光和精磨后湿法腐蚀等四种不同背面减薄方法对15.24cm(6英寸)硅片进行了背面减薄，采用扫描电子显微镜对减薄后的硅片表面和截面形貌进行了表征，用原子力显微镜测试了硅片表面的粗糙度，用翘曲度测试仪测试了硅片的翘曲度。结果表明，经过粗磨与精磨后的硅片存在机械损伤，表面粗糙且翘曲度大，粗糙度分别为0.15和0.016μm，翘曲度分别为147和109μm；经过抛光和湿法腐蚀后的样品无表面损伤，粗糙度均小于0.01μm，硅片翘曲度低于60μm。