【摘要】：隨著電子類消費(fèi)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對半導(dǎo)體制造裝備的要求越來越高。作為加工硅晶片最后一道工序的劃片機(jī)成為半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,其切割性能直接影響著加工芯片的品質(zhì)和效率。雖然國內(nèi)有些企業(yè)已經(jīng)研制出劃片機(jī),但是在設(shè)備投入運(yùn)行時仍需要一定的人工參與,切割街道的找正時間較長;目前主要應(yīng)用于切割小尺寸晶圓,當(dāng)劃切大尺寸晶圓時無法保證定位精度;另外在工作時存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。針對以上問題,論文深入研究了晶圓顯微圖像的特征和處理方法,提高了街道找正的效率;分析了進(jìn)給軸的定位誤差和工作盤旋轉(zhuǎn)時的振動問題,提高了系統(tǒng)的定位精度和穩(wěn)定性。論文的主要研究工作和成果概括如下:(1)分析了晶圓的顯微圖像特點(diǎn),提出了采用二階中心矩法對左右極限圖像的街道進(jìn)行定位和計算方向,實(shí)現(xiàn)了“無特征點(diǎn)”晶圓的自動精準(zhǔn)找正;針對具有Mark點(diǎn)的晶圓切割,論文提出了基于模板匹配算法的示教-復(fù)現(xiàn)方法快速定位左右特征點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了高效精準(zhǔn)找正。(2)通過安裝光柵構(gòu)建全閉環(huán)進(jìn)給控制系統(tǒng),采集了Y軸的進(jìn)給定位誤差數(shù)據(jù)并分析了誤差的變化趨勢,引入反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對定位誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,建立了定位誤差的預(yù)測和補(bǔ)償模型。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了修正后的定位誤差從原±20um/100mm的降低到±5um/100mm。(3)針對DD馬達(dá)在變負(fù)載情況下引起的抖動和位置超調(diào)現(xiàn)象,論文研究了電機(jī)傳動控制中的時變和非線性問題,引入模糊PID智能控制算法,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)參數(shù)的自整定,改善了DD馬達(dá)定位過程中的穩(wěn)定性。開發(fā)的晶圓切割裝備已投入試運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了晶圓街道的“一鍵式”自動找正,顯著減少了人工干預(yù)量;劃切過程中的主軸跳進(jìn)定位精度較半閉環(huán)方式下有了明顯提高;實(shí)現(xiàn)了DD馬達(dá)在不同工作盤下穩(wěn)定可靠的定位運(yùn)動。試切后的晶圓在切割精度和成品率方面都有顯著提高。
【圖文】：

課題背景年以來，伴隨著科學(xué)的快速發(fā)展和技術(shù)水平的不斷提高，各種電子類的已經(jīng)逐步深入到人們生活的方方面面；人們越來越多的使用電子設(shè)備，設(shè)備，并且開始離不開電子設(shè)備。半導(dǎo)體加工產(chǎn)業(yè)也收到國家和學(xué)者的為之投入大量的資金和精力，為我國的半導(dǎo)體事業(yè)做出不可磨滅的貢獻(xiàn)導(dǎo)體材料應(yīng)用和加工的不斷推進(jìn)，其戰(zhàn)略意義逐漸凸顯，成為一個國家水平的標(biāo)準(zhǔn)[1]。中國的半導(dǎo)體行業(yè)正隨著全球半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)步而快著半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)的逐步發(fā)展，晶圓電路的集成規(guī)模越來越大，集成形新穎，出現(xiàn)了各種新型的封裝形式，如圖 1-1 所示。IC（集成電路）的能也是進(jìn)一步增強(qiáng)，應(yīng)用場景延伸到各行各業(yè)，隨著需要量的不斷增多效益逐漸顯現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益可觀[2]。

自動找正問題是無法擺脫人工參與的首要問題，這也成為了限制行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化的瓶頸。因此，開發(fā)出一套能夠自動對準(zhǔn)，自動劃切，極少人工參與的晶圓劃切系統(tǒng)具有廣闊的市場前景。3）隨著晶圓制造水平的不斷提高，晶圓直徑不斷增大，對劃片機(jī)提出了高標(biāo)準(zhǔn)的定位誤差和可靠的工作穩(wěn)定性，開發(fā)一套能夠高精度定位、高穩(wěn)定性運(yùn)行的劃片機(jī)控制系統(tǒng)也是提升國家技術(shù)和彰顯工藝水準(zhǔn)的保證。4）高精度晶圓劃片機(jī)是一套復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，保證高精度，高效率，，高成品率的同時，還要優(yōu)化系統(tǒng)的操作流程，規(guī)范操作步驟，規(guī)避用戶的錯誤操作等。促使國產(chǎn)晶圓劃片機(jī)邁向自動化、數(shù)字化、智能化，走向高端，走向國際。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)外劃片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN305

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本文編號：2629027