一、引言

碳化硅（SiC）襯底憑借優(yōu)異性能在半導(dǎo)體領(lǐng)域地位關(guān)鍵，其切割加工精度和效率影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展。自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)決定切割起始位置準(zhǔn)確性，進(jìn)給參數(shù)控制切割過(guò)程穩(wěn)定性，二者協(xié)同優(yōu)化對(duì)提升碳化硅襯底切割質(zhì)量與效率意義重大。然而，當(dāng)前研究多將二者獨(dú)立分析，難以滿足高精度切割需求，亟需構(gòu)建協(xié)同優(yōu)化模型。

二、自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)與進(jìn)給參數(shù)協(xié)同優(yōu)化的挑戰(zhàn)

2.1 動(dòng)態(tài)交互復(fù)雜

自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)確定的初始位置精度，會(huì)因進(jìn)給過(guò)程中切割力、熱效應(yīng)導(dǎo)致襯底變形而改變；同時(shí)，進(jìn)給參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，如進(jìn)給速度過(guò)快，會(huì)使切割過(guò)程振動(dòng)加劇，影響對(duì)刀系統(tǒng)的反饋精度，二者間存在復(fù)雜的動(dòng)態(tài)交互關(guān)系 。

2.2 多參數(shù)耦合影響

對(duì)刀系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)，與進(jìn)給參數(shù)中的進(jìn)給速度、切割深度等相互耦合。一個(gè)參數(shù)的調(diào)整會(huì)引發(fā)其他參數(shù)關(guān)聯(lián)變化，難以精準(zhǔn)把控各參數(shù)間的協(xié)同作用，增加優(yōu)化難度 。

三、協(xié)同優(yōu)化模型構(gòu)建

3.1 模型架構(gòu)設(shè)計(jì)

以碳化硅襯底切割質(zhì)量（表面粗糙度、切割尺寸精度）為目標(biāo)函數(shù)，將自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)參數(shù)（激光波長(zhǎng)、光學(xué)元件焦距等）和進(jìn)給參數(shù)（進(jìn)給速度、切割深度）作為自變量。基于有限元分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立參數(shù)與目標(biāo)函數(shù)間的非線性關(guān)系模型，綜合考慮切割過(guò)程中的物理現(xiàn)象，如熱傳導(dǎo)、材料去除機(jī)制 。

3.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法

收集大量不同對(duì)刀參數(shù)和進(jìn)給參數(shù)組合下的切割實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，挖掘參數(shù)間的潛在規(guī)律，實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化與更新，提升模型對(duì)復(fù)雜工況的適應(yīng)性 。

四、協(xié)同優(yōu)化策略

4.1 分級(jí)優(yōu)化

先通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定對(duì)刀系統(tǒng)參數(shù)和進(jìn)給參數(shù)的可行范圍，再進(jìn)行多參數(shù)組合優(yōu)化。采用遺傳算法、粒子群算法等智能優(yōu)化算法，在可行范圍內(nèi)搜索最優(yōu)參數(shù)組合，平衡計(jì)算效率與優(yōu)化精度 。

4.2 實(shí)時(shí)反饋調(diào)整

在切割過(guò)程中，利用傳感器實(shí)時(shí)采集襯底變形、切割力等數(shù)據(jù)，反饋至協(xié)同優(yōu)化模型。模型根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)刀系統(tǒng)參數(shù)和進(jìn)給參數(shù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自適應(yīng)優(yōu)化，確保切割過(guò)程始終處于最優(yōu)狀態(tài) 。

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。