半导体目视检测设备的基础知识

什么是半导体目视检测设备？

半导体目视检测设备是一种在半导体制造过程中目视检查晶圆和半导体芯片缺陷的设备。

半导体的主要制造工艺包括光罩制造工艺（相当于原始印刷板）、晶圆制造工艺（半导体的基础）、利用光罩在晶圆上形成微观电路结构的前加工，以及电路形成后单独封装半导体芯片的后加工。

近年来，半导体微制造技术已达到几纳米（约为人发粗的1/10,000），晶圆体积也变得更大，使得数千个含数十亿晶体管的半导体芯片能够由单片晶圆制造出来。

检测设备在高产半导体制造工艺中至关重要，能够实现早期缺陷筛查、成本节约以及质量和可靠性的提升。 选择半导体目视检测设备的标准包括晶圆直径、所用工艺以及待检测的缺陷类型。

半导体视觉检测设备的应用

半导体目视检测设备被用于半导体制造工艺的各个阶段。

使用半导体目视检测设备检测到的缺陷包括光掩膜和晶圆的变形和裂纹、划痕、异物附着、前一工艺中电路图案错位、尺寸缺陷以及后续工艺中的封装缺陷。

因此，必须为每个工艺选择合适的半导体视觉检测设备和软件，同时推动利用人工智能及其他技术实现自动化，以加快检测速度并节省劳动力。

半导体目视检测设备的原理

半导体目视检测设备包括待测量设备、处理测量数据的软件以及执行适当测量的设备。

高分辨率相机、电子显微镜和激光测量仪器被用作测量设备。 处理测量数据的软件根据检测流程开发了算法。 作为正确测量的设备，它还需要抑制振动并照射光线。 以下是半导体目视检测设备核心的图像采集技术、图像处理技术和缺陷分类技术。

• 成像技术
  成像技术是一种通过照射激光光照射晶圆并检测其散射光来测量缺陷的技术。 通过照亮微观不规则，它能检测异物和损伤。

• 图像处理技术
  图像处理技术是一种利用晶圆上所有芯片形成的相同图案来比较相邻图案以检测缺陷的技术。 它具备高速且广泛的处理能力。

• 缺陷分类技术
  缺陷分类技术是一种检测缺陷、分类并提取原因的技术。 这是查找并处理缺陷原因的必要技术。

半导体视觉检测的类型

1. 晶圆制造及前处理阶段的目视检查

晶圆是通过将半导体原材料（如硅）成型为称为锭的圆柱形单晶材料，切片厚度约1毫米并抛光表面，其直径最近达到12英寸（约30厘米）。

晶圆缺陷不仅包括附着在晶圆上的异物，还包括表面划痕、裂纹、加工不均以及晶圆本身的晶体缺陷。

前一个过程按原样进行，这里主要有两种缺陷，分别是随机缺陷和系统缺陷。随机缺陷主要由异物污染引起，但由于是随机的，其位置不可预测。因此，晶圆上的随机缺陷通过图像处理被检测到。另一方面，系统性缺陷是由光掩膜和曝光工艺条件引起的缺陷，如附着在光罩上的颗粒，通常发生在晶圆上对齐的每个半导体芯片的同一位置。

2. 后期流程中的目视检查

在后续工艺中，晶圆被切割（切丁）成每个芯片，储存在树脂或陶瓷封装中，然后将芯片上的端子连接（线键合）以密封封装侧的端子。 以下部分主要进行电气检查，但也会进行视觉检查，如线路粘结缺陷和零件编号打印缺陷。