晶圆划片机控制系统的优化与应用

发布时间：2020-04-15 22:03

【摘要】：随着电子类消费产业的快速发展,对半导体制造装备的要求越来越高。作为加工硅晶片最后一道工序的划片机成为半导体行业的关键设备,其切割性能直接影响着加工芯片的品质和效率。虽然国内有些企业已经研制出划片机,但是在设备投入运行时仍需要一定的人工参与,切割街道的找正时间较长;目前主要应用于切割小尺寸晶圆,当划切大尺寸晶圆时无法保证定位精度;另外在工作时存在不稳定现象。针对以上问题,论文深入研究了晶圆显微图像的特征和处理方法,提高了街道找正的效率;分析了进给轴的定位误差和工作盘旋转时的振动问题,提高了系统的定位精度和稳定性。论文的主要研究工作和成果概括如下:(1)分析了晶圆的显微图像特点,提出了采用二阶中心矩法对左右极限图像的街道进行定位和计算方向,实现了“无特征点”晶圆的自动精准找正;针对具有Mark点的晶圆切割,论文提出了基于模板匹配算法的示教-复现方法快速定位左右特征点,实现了高效精准找正。(2)通过安装光栅构建全闭环进给控制系统,采集了Y轴的进给定位误差数据并分析了误差的变化趋势,引入反向传播神经网络算法对定位误差数据进行训练,建立了定位误差的预测和补偿模型。实验验证了修正后的定位误差从原±20um/100mm的降低到±5um/100mm。(3)针对DD马达在变负载情况下引起的抖动和位置超调现象,论文研究了电机传动控制中的时变和非线性问题,引入模糊PID智能控制算法,实现了系统参数的自整定,改善了DD马达定位过程中的稳定性。开发的晶圆切割装备已投入试运行,实现了晶圆街道的“一键式”自动找正,显著减少了人工干预量;划切过程中的主轴跳进定位精度较半闭环方式下有了明显提高;实现了DD马达在不同工作盘下稳定可靠的定位运动。试切后的晶圆在切割精度和成品率方面都有显著提高。
【图文】：

课题背景年以来，伴随着科学的快速发展和技术水平的不断提高，各种电子类的已经逐步深入到人们生活的方方面面；人们越来越多的使用电子设备，设备，并且开始离不开电子设备。半导体加工产业也收到国家和学者的为之投入大量的资金和精力，为我国的半导体事业做出不可磨灭的贡献导体材料应用和加工的不断推进，其战略意义逐渐凸显，成为一个国家水平的标准[1]。中国的半导体行业正随着全球半导体行业的进步而快着半导体生产技术的逐步发展，晶圆电路的集成规模越来越大，集成形新颖，出现了各种新型的封装形式，如图 1-1 所示。IC（集成电路）的能也是进一步增强，应用场景延伸到各行各业，随着需要量的不断增多效益逐渐显现，经济效益可观[2]。

自动找正问题是无法摆脱人工参与的首要问题，这也成为了限制行业实现自动化的瓶颈。因此，开发出一套能够自动对准，自动划切，极少人工参与的晶圆划切系统具有广阔的市场前景。3）随着晶圆制造水平的不断提高，晶圆直径不断增大，对划片机提出了高标准的定位误差和可靠的工作稳定性，开发一套能够高精度定位、高稳定性运行的划片机控制系统也是提升国家技术和彰显工艺水准的保证。4）高精度晶圆划片机是一套复杂的综合系统，保证高精度，高效率，，高成品率的同时，还要优化系统的操作流程，规范操作步骤，规避用户的错误操作等。促使国产晶圆划片机迈向自动化、数字化、智能化，走向高端，走向国际。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内外划片机的发展现状和趋势
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN305

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本文编号：2629027