Trong lĩnh vực sản xuất chất bán dẫn, với sự gia tăng liên tục của tích hợp chip và sự thu hẹp liên tục của các nút quy trình, các phương tiện phát hiện truyền thống đã khó đáp ứng nhu cầu xác định chính xác các khiếm khuyết ở cấp micron hoặc thậm chí nano.Camera hồng ngoại sóng ngắnVới các đặc tính như thâm nhập mạnh, độ tương phản cao và thích ứng với môi trường phức tạp, nó đang trở thành một công cụ quan trọng trong lĩnh vực phát hiện chất bán dẫn, cung cấp các giải pháp hiệu quả cao cho các liên kết cốt lõi như liên kết wafer, cắt laser, hình ảnh nhiệt.

I. Nguyên tắc kỹ thuật: "Kính hiển vi quang học" xuyên qua vật liệu silicon

Camera hồng ngoại sóng ngắn đạt được hình ảnh bằng cách chụp bức xạ hồng ngoại trong dải tần 900nm đến 1700nm, và lợi thế cốt lõi của nó bắt nguồn từ các đặc tính phản ứng của vật liệu bán dẫn đối với ánh sáng hồng ngoại sóng ngắn:

Vật liệu silicon truyền cao: silicon truyền hơn 50% trong dải 1,2μm đến 1,7μm, ánh sáng hồng ngoại sóng ngắn có thể xuyên qua bề mặt wafer và hình ảnh trực tiếp cấu trúc bên trong, trong khi ánh sáng nhìn thấy được hấp thụ bởi chất nền silicon.

Hình ảnh ánh sáng tán xạ khiếm khuyết: Các vết nứt bên trong wafer, các tạp chất hoặc các khu vực liên kết kém có thể gây ra sự tán xạ của ánh sáng hồng ngoại sóng ngắn, và sự khác biệt về cường độ ánh sáng tán xạ được chụp bằng cảm biến InGaAs có độ nhạy cao có thể đạt được vị trí chính xác của các khiếm khuyết cấp micron.

Đột phá hình ảnh ẩn laser: Trong quá trình cắt wafer, máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn có thể xuyên qua lớp phủ, thay thế máy ảnh ánh sáng nhìn thấy truyền thống, kết hợp với ánh sáng đồng trục và nguồn sáng hồng ngoại để đạt được giám sát thời gian thực và đánh giá chất lượng của đường cắt laser.

II. Kịch bản ứng dụng cốt lõi: từ phát hiện wafer đến quản lý nhiệt

1. Phát hiện khuyết tật liên kết wafer

Trong quá trình tích hợp không đồng nhất và đóng gói 3D, những khiếm khuyết nhỏ trong lớp liên kết wafer có thể khiến chip thất bại. Camera hồng ngoại sóng ngắn nâng cao hiệu quả phát hiện bằng cách:

Nhận dạng vết nứt và tạp chất: Độ chính xác phát hiện lên đến 5 μm, có thể phát hiện vết nứt cấp nano hoặc ô nhiễm hạt tại giao diện liên kết.

Đánh giá cường độ liên kết: Định lượng tính đồng nhất và cường độ liên kết của lớp liên kết bằng cách phân tích sự phân bố thang xám của hình ảnh hồng ngoại sóng ngắn.

Tăng tỷ lệ tốt: Sau khi một nhà sản xuất bán dẫn áp dụng công nghệ này, tỷ lệ liên kết wafer tăng từ 85% lên 98%, tiết kiệm chi phí hàng năm hơn 10 triệu nhân dân tệ.

2. Hình ảnh cắt laser với phát hiện cạnh

Công nghệ cắt vô hình laser cần theo dõi độ sâu cắt và chất lượng cạnh trong thời gian thực. Ưu điểm của camera hồng ngoại sóng ngắn bao gồm:

Hình ảnh lớp phủ xuyên thấu: Hình dạng rãnh cắt vẫn có thể được hiển thị rõ ràng khi màng AR hoặc lớp kim loại được mạ trên bề mặt wafer.

Phát hiện gờ cạnh: Xác định các gờ nhỏ được tạo ra trong quá trình cắt bằng cách phân tích độ sắc nét cạnh của hình ảnh hồng ngoại sóng ngắn, tránh gây ra ngắn mạch khi đóng gói.

Tối ưu hóa hiệu quả cắt: Kết hợp với thuật toán thị giác máy, điều chỉnh công suất laser và tốc độ cắt trong thời gian thực, giảm 30% thời gian cắt wafer đơn.

3. Hình ảnh nhiệt và chẩn đoán sự cố

Sự phân bố nhiệt độ của các thiết bị bán dẫn trong quá trình làm việc phản ánh trực tiếp độ tin cậy của chúng. Chức năng chụp ảnh nhiệt của máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn có thể đạt được:

Định vị khu vực quá nhiệt: chụp sự khác biệt nhiệt độ ở mức 0,1 ℃ trên bề mặt của thiết bị và phát hiện các điểm nóng cục bộ của thiết bị điện.

Phân tích nhiệt điện trở: Bằng cách so sánh dữ liệu hình ảnh nhiệt trong các điều kiện làm việc khác nhau, lượng điện trở nhiệt giữa chip và chất nền tản nhiệt.

Dự đoán tuổi thọ: Thiết lập một mô hình liên kết giữa nhiệt độ và thời gian thất bại, cảnh báo sớm về các lỗi tiềm ẩn và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

III. Lợi thế kỹ thuật: đột phá ba lần về độ chính xác, hiệu quả và khả năng thích ứng

Xác định lỗi chính xác cao:

Dựa trên máy dò mảng mặt phẳng tiêu cự InGaAs, camera hồng ngoại sóng ngắn đạt được độ phân giải không gian dưới micron, kết hợp với công nghệ quang học thích ứng để khắc phục nhiễu khí quyển và có được hình ảnh khiếm khuyết wafer có độ phân giải cao ngay cả trong điều kiện khí tượng phức tạp.

Phát hiện không tiếp xúc hiệu quả cao:

Thời gian phát hiện đơn được rút ngắn xuống mức phút và không cần phá hủy mẫu, thích hợp để phát hiện trực tuyến trên dây chuyền sản xuất hàng loạt. Ví dụ, trong phân loại wafer, máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn có thể kết hợp với cánh tay robot phân loại tốc độ cao để đạt được tốc độ phát hiện và phân loại hơn 10 miếng mỗi giây.

Khả năng thích ứng môi trường:

Ánh sáng hồng ngoại sóng ngắn ít bị ảnh hưởng bởi sương mù, khói và bụi, khả năng thấm sương mù mạnh, có thể làm việc ổn định trong xưởng không bụi hoặc môi trường mở. Ngoài ra, khả năng nhìn ban đêm của nó cho phép nó duy trì hình ảnh tương phản cao trong điều kiện ánh sáng yếu, đáp ứng nhu cầu sản xuất 24 giờ.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Giảm chi phí sản xuất:

Thông qua phát hiện khuyết tật sớm, tránh cho các tấm wafer xấu chảy vào các liên kết tiếp theo, giảm chi phí làm lại trong giai đoạn đóng gói và thử nghiệm. Theo thống kê, sau khi áp dụng camera hồng ngoại sóng ngắn, chi phí sản xuất trung bình của các doanh nghiệp bán dẫn có thể giảm 15-20%.

Thúc đẩy tối ưu hóa quy trình:

Phản hồi thời gian thực về dữ liệu khiếm khuyết trong quá trình xử lý wafer, cung cấp cơ sở cho việc điều chỉnh các thông số quy trình, tăng tốc nghiên cứu và phát triển quy trình mới và sản xuất hàng loạt. Ví dụ, trong quá trình in thạch bản cực tím (EUV), máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn có thể theo dõi tính đồng nhất của lớp phủ thạch bản và tăng độ chính xác của in thạch bản.

Thúc đẩy nâng cấp ngành nghề:

Với sự gia tăng của các vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba như silicon carbide, gallium nitride, việc sử dụng máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn để phát hiện chất bán dẫn bị cấm rộng là rất hứa hẹn. Độ nhạy cao và đặc tính phản ứng phổ rộng của nó có thể đáp ứng các yêu cầu khắt khe của vật liệu mới đối với thiết bị kiểm tra.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

AI cho phép phân loại khiếm khuyết:

Kết hợp với thuật toán học sâu, máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn có thể tự động xác định các loại khuyết tật như vết nứt, tạp chất, lỗ và đưa ra các khuyến nghị sửa chữa, nâng cao hơn nữa hiệu quả phát hiện.

Hình ảnh tổng hợp đa phổ:

Bằng cách tích hợp các cảm biến đa phổ như ánh sáng khả kiến, hồng ngoại sóng ngắn và hồng ngoại sóng trung, nhận ra sự phát hiện đồng bộ của bề mặt wafer với các khuyết tật bên trong, cung cấp dữ liệu đánh giá chất lượng toàn diện hơn.

Thu nhỏ và cầm tay:

Với sự kết hợp của công nghệ MEMS và quy trình CMOS, kích thước và mức tiêu thụ điện năng của camera hồng ngoại sóng ngắn sẽ giảm hơn nữa, phù hợp với các tình huống như thiết bị phát hiện di động và tuần tra máy bay không người lái.

Là một vũ khí sắc bén mới trong lĩnh vực phát hiện chất bán dẫn, máy ảnh hồng ngoại sóng ngắn đang định hình lại bối cảnh ngành công nghiệp với lợi thế công nghệ của nó. Từ liên kết wafer đến cắt laser, từ hình ảnh nhiệt đến chẩn đoán lỗi, các kịch bản ứng dụng của nó liên tục mở rộng, cung cấp sự đảm bảo mạnh mẽ cho độ chính xác cao, hiệu quả cao và độ tin cậy cao của sản xuất chất bán dẫn. Với sự đổi mới liên tục trong công nghệ và giảm chi phí hơn nữa, camera hồng ngoại sóng ngắn dự kiến sẽ đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực hơn, thúc đẩy ngành công nghiệp bán dẫn lên một tầm cao mới.