一、引言

晶圓切割是半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，切割過(guò)程中的振動(dòng)會(huì)影響晶圓表面質(zhì)量與尺寸精度，而進(jìn)給參數(shù)的設(shè)置對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生及切割效率有著重要影響。將振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與進(jìn)給參數(shù)協(xié)同優(yōu)化，能有效提升晶圓切割質(zhì)量。但目前二者常被獨(dú)立研究，難以實(shí)現(xiàn)最佳切割效果，構(gòu)建協(xié)同優(yōu)化模型迫在眉睫。

二、振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與進(jìn)給參數(shù)協(xié)同優(yōu)化的必要性

2.1 振動(dòng)對(duì)進(jìn)給參數(shù)的影響

晶圓切割時(shí)，振動(dòng)會(huì)使刀具與晶圓的接觸狀態(tài)改變，導(dǎo)致切削力波動(dòng)。若進(jìn)給參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，如進(jìn)給速度過(guò)快，振動(dòng)會(huì)進(jìn)一步加劇，可能引發(fā)刀具磨損加劇、晶圓崩邊等問(wèn)題，影響切割精度與效率 。

2.2 進(jìn)給參數(shù)對(duì)振動(dòng)的作用

進(jìn)給參數(shù)直接影響切割過(guò)程的穩(wěn)定性。進(jìn)給速度、進(jìn)給量等參數(shù)的變化，會(huì)改變切削力大小與方向，進(jìn)而影響振動(dòng)的產(chǎn)生與傳播。不合理的進(jìn)給參數(shù)設(shè)置，可能激發(fā)刀具或晶圓的共振，產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng) 。

三、協(xié)同優(yōu)化模型構(gòu)建

3.1 模型框架搭建

以晶圓切割質(zhì)量（表面粗糙度、尺寸精度等）為優(yōu)化目標(biāo)，將振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取的振動(dòng)幅值、頻率等數(shù)據(jù)，與進(jìn)給速度、進(jìn)給量等進(jìn)給參數(shù)作為輸入變量。基于切削力學(xué)理論，建立輸入變量與優(yōu)化目標(biāo)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，描述振動(dòng)與進(jìn)給參數(shù)對(duì)切割質(zhì)量的綜合影響 。

3.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模

利用振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集大量不同進(jìn)給參數(shù)下的切割振動(dòng)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際切割質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果。運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，挖掘振動(dòng)特征、進(jìn)給參數(shù)與切割質(zhì)量之間的潛在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，提高模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性 。

四、協(xié)同優(yōu)化策略

4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋優(yōu)化

振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集切割過(guò)程中的振動(dòng)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至協(xié)同優(yōu)化模型。模型根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則與算法，分析振動(dòng)數(shù)據(jù)與當(dāng)前進(jìn)給參數(shù)，若發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常或切割質(zhì)量下降趨勢(shì)，自動(dòng)調(diào)整進(jìn)給參數(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 。

4.2 多目標(biāo)優(yōu)化算法應(yīng)用

采用粒子群優(yōu)化算法、遺傳算法等多目標(biāo)優(yōu)化算法，在滿足切割效率要求的前提下，綜合考慮振動(dòng)幅值最小化、切割質(zhì)量最優(yōu)化等目標(biāo)，求解最佳進(jìn)給參數(shù)組合。通過(guò)多次迭代計(jì)算，確定在不同振動(dòng)狀態(tài)下的最優(yōu)進(jìn)給參數(shù) 。

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?，可精?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。