摘要：碳化硅襯底切割過程中，進給量與磨粒磨損狀態緊密關聯，二者協同調控對提升切割質量與效率至關重要。本文深入剖析兩者相互作用機制，探討協同調控模型構建方法，旨在為優化碳化硅襯底切割工藝提供理論與技術支撐。

一、引言

碳化硅憑借優異的物理化學性能，成為第三代半導體材料的核心。在其襯底加工環節，切割是關鍵工序。切割進給量直接影響切割效率與材料去除率，而磨粒磨損狀態關乎切割工具壽命與加工精度。二者相互影響，單一參數的調整難以滿足高質量、高效率切割需求，構建協同調控模型成為突破工藝瓶頸的關鍵。

二、進給量與磨粒磨損狀態的相互作用機制

（一）進給量對磨粒磨損的影響

在碳化硅襯底切割時，進給量大小顯著影響磨粒所受載荷。當進給量增大，單位時間內參與切削的材料增多，磨粒承受的切削力、摩擦力與沖擊載荷急劇上升。高強度的載荷促使磨粒磨損加速，不僅加劇磨粒的機械磨損，還可能引發熱磨損，導致磨粒尖端迅速鈍化甚至脫落。反之，進給量較小，磨粒受力相對平穩，磨損速度減緩，但其切割效率較低。

（二）磨粒磨損對進給量的限制

磨損后的磨粒，切削刃鋒利度下降，切割能力減弱。若此時保持較大進給量，磨粒難以有效切削碳化硅材料，會導致切割力進一步增大，切割表面質量惡化，甚至可能引發切割工具振動與破損。因此，隨著磨粒磨損加劇，需相應降低進給量，以維持穩定的切割過程，這也限制了進給量的提升空間。

三、協同調控模型的構建

（一）模型構建思路

以切削力學、材料磨損理論為基礎，結合碳化硅材料特性，構建多變量耦合的協同調控模型。將進給量、磨粒磨損狀態、切割力、材料去除率等參數納入模型體系，通過分析各參數間的非線性關系，建立數學方程描述它們之間的內在聯系，從而實現對進給量與磨粒磨損狀態的協同調控。

（二）模型構建方法

運用實驗研究與數值模擬相結合的方式獲取數據。設計不同進給量條件下的碳化硅襯底切割實驗，實時監測磨粒磨損形貌、切割力、材料去除率等參數變化；同時，借助有限元分析軟件，模擬切割過程中磨粒的受力與磨損行為。整合實驗與模擬數據，采用回歸分析、機器學習算法等方法，優化模型參數，提高模型的準確性與適用性。

四、協同調控模型的應用策略

（一）在線監測與實時調控

在切割設備上安裝傳感器，對磨粒磨損狀態（如磨粒形貌、磨損量）與切割過程參數（進給量、切割力）進行實時監測。將監測數據傳輸至控制系統，控制系統依據協同調控模型，動態調整進給量，確保在磨粒不同磨損階段，進給量始終處于最優狀態，維持穩定的切割質量與效率。

（二）基于模型的工藝規劃

在碳化硅襯底切割前，根據切割要求與磨粒初始狀態，利用協同調控模型進行工藝規劃。預先設定合理的進給量變化曲線，使切割過程中進給量與磨粒磨損狀態相匹配，減少因參數不匹配導致的切割質量波動與磨粒異常磨損，提高切割工藝的穩定性與可靠性。

高通量晶圓測厚系統運用第三代掃頻OCT技術，精準攻克晶圓/晶片厚度TTV重復精度不穩定難題，重復精度達3nm以下。針對行業厚度測量結果不一致的痛點，經不同時段測量驗證，保障再現精度可靠。?

我們的數據和WAFERSIGHT2的數據測量對比,進一步驗證了真值的再現性：

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

該系統基于第三代可調諧掃頻激光技術，相較傳統雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數測量。其創新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重摻P型硅，到碳化硅、藍寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對重摻型硅，可精準探測強吸收晶圓前后表面；?

點掃描第三代掃頻激光技術，有效抵御光譜串擾，勝任粗糙晶圓表面測量；?

通過偏振效應補償，增強低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測量信噪比；

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結構測量，覆蓋μm級到數百μm級厚度范圍，還可測量薄至4μm、精度達1nm的薄膜。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

此外，可調諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環境中抗干擾性強，顯著提升重復測量穩定性。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

系統采用第三代高速掃頻可調諧激光器，擺脫傳統SLD光源對“主動式減震平臺”的依賴，憑借卓越抗干擾性實現小型化設計，還能與EFEM系統集成，滿足產線自動化測量需求。運動控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。