一、引言

在晶圓制造領(lǐng)域，晶圓總厚度變化（TTV）均勻性是決定芯片性能與良品率的關(guān)鍵指標(biāo)。切割過程中，切割深度的精準(zhǔn)控制直接影響 TTV 。然而，受切削力波動(dòng)、刀具磨損、工件材料特性差異等因素影響，單一傳感器獲取的信息存在局限性，難以實(shí)現(xiàn)切割深度的精確動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與 TTV 的有效控制 。多傳感器融合技術(shù)通過整合多源信息，為實(shí)現(xiàn)切割深度動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與晶圓 TTV 的協(xié)同控制提供了新路徑，對提升晶圓加工質(zhì)量具有重要意義。

二、多傳感器融合原理與優(yōu)勢

2.1 融合原理

將激光位移傳感器、應(yīng)變片傳感器、紅外溫度傳感器等多種類型傳感器合理布置在切割設(shè)備關(guān)鍵位置 。激光位移傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測刀具與晶圓的相對位置，獲取切割深度信息；應(yīng)變片傳感器測量切削力變化；紅外溫度傳感器監(jiān)測切削熱分布 。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集各傳感器數(shù)據(jù)，利用卡爾曼濾波、D - S 證據(jù)理論等融合算法，對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取更準(zhǔn)確、全面的切割狀態(tài)信息 。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

多傳感器融合克服了單一傳感器信息片面的缺陷 。例如，僅依靠激光位移傳感器難以察覺因切削熱導(dǎo)致的刀具熱膨脹對切割深度的影響，而結(jié)合紅外溫度傳感器數(shù)據(jù)，就能更準(zhǔn)確地判斷實(shí)際切割深度變化 。通過融合多源信息，可更全面地感知切割過程中的復(fù)雜工況，為切割深度動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與 TTV 協(xié)同控制提供可靠依據(jù) 。

三、切割深度動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與晶圓 TTV 協(xié)同控制策略

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理

多傳感器實(shí)時(shí)采集切割過程中的位置、力、溫度等數(shù)據(jù)，經(jīng)融合算法處理后，構(gòu)建反映切割狀態(tài)的綜合信息模型 。例如，當(dāng)切削力突然增大且溫度升高時(shí)，結(jié)合激光位移傳感器數(shù)據(jù)判斷是否因刀具磨損或工件材料硬度變化導(dǎo)致切割深度異常，為后續(xù)控制提供決策支持 。

3.2 協(xié)同控制算法設(shè)計(jì)

基于融合后的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)協(xié)同控制算法 。建立切割深度、切削力、切削熱與 TTV 之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，以 TTV 最小化為目標(biāo)，通過優(yōu)化算法求解最佳切割深度補(bǔ)償量 。當(dāng)檢測到 TTV 出現(xiàn)偏差趨勢時(shí)，算法自動(dòng)調(diào)整切割深度補(bǔ)償參數(shù)，同時(shí)綜合考慮切削力、切削熱等因素，避免因補(bǔ)償過度引發(fā)新的問題 。

3.3 閉環(huán)反饋控制

構(gòu)建切割深度動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與 TTV 控制的閉環(huán)反饋系統(tǒng) 。將控制后的切割深度與 TTV 實(shí)際測量值反饋至系統(tǒng)，與預(yù)設(shè)目標(biāo)值進(jìn)行對比 。若存在偏差，系統(tǒng)重新調(diào)整控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對切割過程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，持續(xù)保障切割深度與 TTV 的協(xié)同穩(wěn)定 。

高通量晶圓測厚系統(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。針對行業(yè)厚度測量結(jié)果不一致的痛點(diǎn)，經(jīng)不同時(shí)段測量驗(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)測量對比,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)雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測量。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：?

對重?fù)叫凸瑁删珳?zhǔn)探測強(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量；?

通過偏振效應(yīng)補(bǔ)償，增強(qiáng)低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比；

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測量，覆蓋μm級到數(shù)百μm級厚度范圍，還可測量薄至4μm、精度達(dá)1nm的薄膜。

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(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)測量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(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“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)化測量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。