杭州机器视觉在半导体行业的应用：晶圆检测全流程拆解

晶圆检测为什么是半导体生产中“不能省”的环节？其实，每一片晶圆在进入下一道制程前，都需要通过检测筛选出不良芯片，避免后续成本浪费。晶圆检测是对芯片上的每一个晶颗粒体开展针测，在检测头装上金线制作而成细如毛发的探头针(probe)，与晶颗粒体上的触点(pad)触碰，检测其电气特性，不过关的晶颗粒体会被标上标记；当芯片以晶颗粒体为单位切成单独的晶颗粒体时，标有标记的不过关晶颗粒体会被淘汰，不会再进行下一个制造环节，以减少不必要的制造成本。

杭州某半导体厂的晶圆生产线里，预对准是检测的第一步。工人师傅说，以前用传统激光方法找切口，遇到贴玻璃板的晶圆就容易出错，现在换了机器视觉系统，精准度提高了不少。在晶圆的制作过程中，量测机台和一些制程机台在生产开始前，都需要通过预对准器(pre-aligner)寻找晶圆边缘的切口(notch)来对晶圆进行预对准，以确保在检测时能精准找到检测区域，以及确保在生产时，制程机台可借助确定切口位置来实现固定晶相的沉积工艺或离子注入工艺等。如果晶圆的缺口无法确认或确认错误，将直接影响检测准确度和产品电性能。

机器视觉预对准到底怎么工作？其实就是用高精度相机捕捉晶圆边缘图像，通过图像处理找切口，比激光更灵活。采用工业机器人视觉技术，能够避免一些外在因素对检测精度的影响，有效克服温度、速度的影响，提高检测精度。机器视觉可以对产品的外形、颜色、大小、亮度、长度等进行检测，搭配工业机器人可以完成物料的定位、追踪、分拣、装配等需求。

作为智能制造产教融合赋能官，我常跟杭州技师学院的学员说，要想懂半导体，得先懂晶圆检测。很多刚接触的学员对流程没概念，其实从预对直到缺陷检测，每一步都离不开机器视觉。晶圆视觉检测系统中，晶圆包含多个层，而每一层都要执行一个复杂且精确的流程：沉积材料、涂抗蚀剂、光刻、蚀刻、离子注入，最后除去抗蚀剂。但在涂另一层前，必须先检测新蚀刻和注入的层是否有缺陷——晶圆层很可能会有划痕、旋转缺陷、曝光问题、颗粒污染、热点、晶圆边缘缺陷，以及影响性能的其他各种缺陷。

机器视觉检测系统的非接触性、连续性、精确性、经济性和可扩展性等特点，使其成为替代人工检测的理想选择。它通过对实时捕获的图像进行模式匹配和参数分析，实现对芯片质量的精确判断。相较于人工检测，机器视觉检测不仅保证了检测的一致性和重复性，还能显著提高检测速度和准确性，从而确保生产线的质量和效率。

机器视觉让晶圆检测从“靠眼睛”变成“靠算法”。

未来，杭州机器视觉在晶圆检测中的应用会更深入。随着芯片集成度提高，对检测精度要求更高，机器视觉的优势会更明显。随着微电子技术的飞速进步，半导体芯片的集成度持续提升，体积逐渐趋于微小化，这些变革对芯片的检测技术提出了前所未有的挑战，传统的人工肉眼检测已难以满足大规模、高效率的生产需求。

杭州机器视觉，正用“智能眼睛”守护每一片晶圆的质量。