Εφαρμογές Βιομηχανικών Καμερών στον Τομέα της Ηλεκτρονικής και των Ημιαγωγών

Υψηλής Ανάλυσης Βιομηχανικές Κάμερες για την Ανίχνευση Ελαττωμάτων σε Πλακέτες (Wafer) και Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (IC)

Απεικόνιση με Global Shutter σε Ανάλυση Μικροκλίμακας για Επιθεώρηση σε Επίπεδο Πλακέτας (Wafer-Level)

Οι βιομηχανικές κάμερες με παγκόσμια κλείστρα εξαλείφουν την ασάφεια κίνησης κατά τη σάρωση πλακών (wafers) με υψηλή ταχύτητα, λαμβάνοντας ευκρινείς εικόνες με ανάλυση έως και 1 μικρόμετρο. Αυτό το επίπεδο λεπτομέρειας είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ανίχνευση μικροσκοπικών ρωγμών, σωματιδίων σκόνης και προβλημάτων στα πρότυπα που εμφανίζονται σε αυτές τις πλάκες πυριτίου διαμέτρου 300 mm. Οι αισθητήρες με κυλιόμενο κλείστρο λειτουργούν διαφορετικά, ενώ οι αισθητήρες με παγκόσμιο κλείστρο χρονοθετούν ακριβώς την έκθεση κάθε pixel σύμφωνα με την κίνηση της γραμμής παραγωγής. Αυτό καθιστά όλη τη διαφορά κατά την επιθεώρηση αντικειμένων που κινούνται κατά μήκος ταινιών μεταφοράς με ταχύτητα 500 mm/δευτερόλεπτο. Σήμερα, αισθητήρες με πάνω από 20 εκατομμύρια pixels μπορούν να ανιχνεύσουν προβλήματα μικρότερα του 1 μικρομέτρου, τα οποία παραλείπονται από τα συνηθισμένα οπτικά συστήματα. Σύμφωνα με έρευνα που δημοσιεύθηκε σε επιστημονικά περιοδικά για την παραγωγή ημιαγωγών, αυτό μειώνει κατά σχεδόν το ήμισυ τον αριθμό των ελαττωμάτων που διαφεύγουν της ανίχνευσης σε εφαρμογές όπου η απόδοση (yield) έχει κρίσιμη σημασία. Ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν επίσης πολυφασματικές τεχνικές απεικόνισης που συνδυάζουν ορατό φως με μήκη κύματος κοντινού υπεριώδους (NIR). Αυτό δημιουργεί καλύτερη αντίθεση και αποκαλύπτει κρυφά ελαττώματα κάτω από την επιφάνεια, χωρίς να απαιτείται η επαφή με τα υλικά που επιθεωρούνται.

Εντοπισμός Ελαττωμάτων σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (IC) και Πλακέτες Κυκλωμάτων (PCB) σε Πραγματικό Χρόνο με Χρήση Τεχνητής Νοημοσύνης και Δεδομένων Βιομηχανικής Κάμερας

Τα CNN διαχειρίζονται αυτές τις καμεράκες υψηλής ανάλυσης που λειτουργούν με 120 καρέ ανά δευτερόλεπτο, εντοπίζοντας όλων των ειδών τα ελαττώματα με εξαιρετική ταχύτητα — μιλάμε για χρόνο μικρότερο των 8 χιλιοστών του δευτερολέπτου. Ανάμεσά τους περιλαμβάνονται, για παράδειγμα, συγκολλήσεις μεταξύ ποδιών (solder bridges) σε τυπωμένες πλακέτες κυκλωμάτων (PCBs) και εκείνες οι ενοχλητικές μικρο-οπές (pinholes) στα στρώματα οξειδίου πύλης (gate oxide) σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Τα μοντέλα που βρίσκονται πίσω από αυτήν την τεχνολογία έχουν εκπαιδευτεί χρησιμοποιώντας τεράστια σύνολα εικόνων που έχουν ετικετοποιηθεί από εμπειρογνώμονες, επιτρέποντάς τους να αναγνωρίζουν περισσότερους από 30 διαφορετικούς τύπους ελαττωμάτων. Όταν εγκαθίστανται σε υλικό υπολογισμού στην άκρη του δικτύου (edge computing hardware), το σύστημα μπορεί να λαμβάνει άμεσα δράση. Εάν εντοπίσει σοβαρά προβλήματα, όπως την ανάπτυξη δενδριτών ή μικροσκοπικές ρωγμές στις διαδρομές (traces), ενεργοποιεί αυτόματα μηχανισμούς απόρριψης. Αυτό που καθιστά τη συγκεκριμένη διάταξη τόσο αποτελεσματική είναι η συνδυασμένη χρήση θερμικών δεδομένων και οπτικών δεδομένων από τις κάμερες. Αυτή η διπλή προσέγγιση μειώνει σημαντικά τους ψευδώς θετικούς συναγερμούς, ενώ αυξάνει το ποσοστό ακρίβειας σε περίπου 99% κατά τις πραγματικές δοκιμές στην παραγωγική γραμμή. Κάθε απόφαση που λαμβάνεται καταγράφεται επίσης, γεγονός που διασφαλίζει πλήρη ορατότητα σε όλη τη διαδικασία παραγωγής. Η δυνατότητα καταγραφής αυτή υποστηρίζει τις συνεχείς βελτιώσεις και επιτρέπει στους μηχανικούς να εντοπίζουν τις ριζικές αιτίες οποιωνδήποτε επαναλαμβανόμενων προβλημάτων.

Ακριβής μετρολογία και έλεγχος ποιότητας σε πραγματικό χρόνο με βιομηχανικές κάμερες

Οι βιομηχανικές κάμερες παρέχουν απόδοση μετρολογίας 2Δ/3Δ κάτω του ενός μικρομέτρου μέσω συγχώνευσης πολυφασματικής απεικόνισης—συνδυάζοντας ορατό, υπέρυθρο και υπεριώδες φάσμα για την ανίχνευση μικροσκοπικής παραμόρφωσης, μεταβολής πάχους και επιφανειακών ελαττωμάτων που διαφεύγουν από συστήματα μονού μήκους κύματος. Αυτή η πολυστρωματική προσέγγιση μειώνει την αβεβαιότητα μέτρησης κατά 40% σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους, ενώ διατηρεί ταχύτητα παραγωγής ανώτερη των 500 πλακών/ώρα.

Μέτρηση 2Δ/3Δ κάτω του ενός μικρομέτρου μέσω συγχώνευσης πολυφασματικών βιομηχανικών καμερών

Αυτές οι πολυφασματικές κάμερες συγχώνευσης συλλέγουν διαστασιακά δεδομένα από διαφορετικά μήκη κύματος ταυτόχρονα, δημιουργώντας λεπτομερείς τρισδιάστατους χάρτες με ανάλυση κατώτερη του μισού μικρομέτρου. Εξαλείφουν την ανάγκη για πολλαπλά βήματα μέτρησης, με αποτέλεσμα τη μείωση του χρόνου επιθεώρησης κατά περίπου 60 τοις εκατό. Το σύστημα μπορεί να εντοπίζει μικροσκοπικές γρατζουνιές με βάθος όσο 2 μικρόμετρα και να ανιχνεύει οποιαδήποτε κατάλοιπα ρύπα στις επιφάνειες. Ενσωματώνονται επίσης και πραγματικού χρόνου διαγράμματα Στατιστικού Ελέγχου Διαδικασίας (SPC). Όταν οι διαστάσεις αρχίσουν να αποκλίνουν εκτός των ορίων ανοχής ±0,8 μικρομέτρων, ενεργοποιείται αυτόματα ένας συναγερμός. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια διαδικασιών όπως η χημικο-μηχανική λείανση (CMP), όπου τέτοιες αποκλίνουσες τιμές εμφανίζονται συχνά. Οι χειριστές γνωρίζουν επομένως ακριβώς πότε πρέπει να πραγματοποιήσουν ρυθμίσεις, χωρίς να περιμένουν αργότερα τις εκθέσεις.

Οπτικά Συστήματα Εγκατεστημένα στο Άκρο για Ενδοδιαδικαστική Παρακολούθηση Διαδικασιών σε Καθαρές Ζώνες

Η τοποθέτηση βιομηχανικών καμερών ακριβώς στο «άκρο» (edge) εντός καθαρών δωματίων ISO Κλάσης 3 έως 5 παρέχει σε εκείνες τις μηχανές λιθογραφίας και εξάλωσης ανατροφοδότηση σε μερικά νανοδευτερόλεπτα. Τα συμπαγή συστήματα όρασης εκτελούν την επεξεργασία εικόνας ακριβώς επιτόπου, αποφεύγοντας έτσι τις ενοχλητικές καθυστερήσεις του δικτύου, και ενεργοποιούν αυτόματες επαναβαθμονομήσεις όταν ανιχνεύουν προβλήματα όπως μη ευθυγράμμιση επικάλυψης (overlay misalignment) ή υπο-εξάλωση. Όταν οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τεχνητή νοημοσύνη ενσωματωμένη σε αυτές τις συσκευές για την απόρριψη του θορύβου από σωματίδια, επιτυγχάνουν συνήθως ποσοστό επιτυχίας περίπου 99,98% στην ανίχνευση ελαττωμάτων κατά τη διάρκεια γρήγορων παραγωγικών κύκλων. Αυτή η προσέγγιση μειώνει τις ψευδείς ειδοποιήσεις κατά περίπου 35% σε σύγκριση με συστήματα που βασίζονται σε υπολογισμό στο cloud. Πολλοί διευθυντές εργοστασίων αναφέρουν ότι αυτή η τοπική επεξεργασία καθιστά τις λειτουργίες τους πολύ πιο ομαλές από ημέρα σε ημέρα.

Ειδικές Τεχνολογίες Βιομηχανικών Καμερών για Τυπικές Προκλήσεις της Βιομηχανίας Ημιαγωγών

Βιομηχανικές Κάμερες SWIR για Εξέταση Υποεπιφανειακού Υλικού Πλακών Πυριτίου

Το πυρίτιο διαπερνάται από υπέρυθρο φως σύντομου μήκους κύματος (SWIR) στο εύρος περίπου 900 έως 1700 νανομέτρων, γεγονός που σημαίνει ότι ειδικές κάμερες SWIR μπορούν να «βλέπουν» τι συμβαίνει κάτω από την επιφάνεια χωρίς να προκαλούν οποιαδήποτε ζημιά. Οι κάμερες αυτές ανιχνεύουν πληθώρα κρυφών προβλημάτων τα οποία συστήματα ορατού φωτός παραβλέπουν εντελώς, συμπεριλαμβανομένων μικροσκοπικών ρωγμών, κενών εντός των υλικών και ανεπιθύμητων χημικών ακαθαρσιών. Για τους κατασκευαστές που εργάζονται με κορυφαίους τεχνολογικούς κόμβους, αυτό το είδος απεικόνισης αντιμετωπίζει σημαντικά προβλήματα, όπως η παρεμβολή από λεπτά φιλμ και η μόλυνση στην πίσω πλευρά των πλακιδίων πυριτίου. Κατά τη χρήση τεχνικών επιθεώρησης SWIR, οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις αναφέρουν περίπου 30% λιγότερες ψευδείς ειδοποιήσεις σε σύγκριση με την απλή οπτική εξέταση των επιφανειών. Επιπλέον, αυτά τα συστήματα ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της παραγωγής, επεξεργαζόμενα πάνω από 200 πλακίδια ανά ώρα. Το καλύτερο όμως; Δεν προκαλούν καμία ζημιά στα πλακίδια κατά τη διάρκεια της επιθεώρησης, επιτρέποντας στους μηχανικούς να προσαρμόζουν τις διαδικασίες σε πραγματικό χρόνο, χωρίς να χρειάζεται να τα τομάρουν για ανάλυση.

Ισορροπία μεταξύ Ακρίβειας Ελέγχου και Ρυθμού Επεξεργασίας: Μείωση των Ψευδών Θετικών Αποτελεσμάτων σε Βιομηχανικά Συστήματα Καμερών Υψηλής Ταχύτητας

Η βιομηχανία ημιαγωγών απαιτεί βιομηχανικές κάμερες ικανές να εντοπίζουν ελαττώματα σε μικρομετρικό επίπεδο, ενώ ταυτόχρονα διατηρούν ταχύτητες παραγωγής που συχνά υπερβαίνουν τις 1.000 μονάδες ανά λεπτό. Ωστόσο, υπάρχει ένα πρόβλημα όταν αυτές οι γραμμές λειτουργούν με μεγαλύτερη ταχύτητα: το σύστημα γίνεται πιο ευάλωτο σε ψευδείς συναγερμούς, όπου αναγνωρίζει εσφαλμένα ένα αντικείμενο ως ελαττωματικό. Αυτά τα λάθη δεν είναι απλώς ενοχλητικά· στοιχίζουν πραγματικά χρήματα. Σύμφωνα με βιομηχανικά στοιχεία, ένα επαναλαμβανόμενο ψευδές θετικό σήμα μπορεί να στοιχίζει περίπου 740.000 δολάρια ετησίως στις εταιρείες, λόγω απώλειας χρόνου στη διόρθωση μη υφιστάμενων προβλημάτων, διακοπών της παραγωγής και απόρριψης τελείως εντάξει εξαρτημάτων που επισημάνθηκαν εσφαλμένα.

Για να αντιμετωπιστεί αυτή η αντίφαση, τα κορυφαία συστήματα ενσωματώνουν τρεις συμπληρωματικές στρατηγικές:

• Προσαρμοστικοί αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης , συνεχώς βελτιωμένη με χρήση δεδομένων πραγματικού χρόνου από την παραγωγή, για να διακρίνει πραγματικά ελαττώματα από περιβαλλοντικό θόρυβο (π.χ. τεχνητά αποτελέσματα δόνησης ή εντονό φωτεινό αντανάκλασμα·
• Πολυφασματική απεικόνιση , η οποία μειώνει τις ψευδώς θετικές μετρήσεις που οφείλονται στην ανακλαστικότητα, αναλύοντας τη συμπεριφορά του υποστρώματος σε διάφορα μήκη κύματος·
• Επιταχυνόμενη από υλικό επεξεργασία μέσω FPGA, επιτρέποντας ανάλυση σε πραγματικό χρόνο με ρυθμό >10 Gpx/δευτερόλεπτο, χωρίς να θυσιάζεται η ευαισθησία.

Ακριβώς ρυθμισμένα κατώφλια ευαισθησίας — βαθμονομημένα ανά βήμα διαδικασίας και ανά στοίβα υλικών — μειώνουν τις ψευδώς θετικές ενδείξεις κατά περισσότερο από 30 %, ενώ ταυτόχρονα επιτυγχάνουν τους στόχους παραγωγικότητας. Το αποτέλεσμα είναι λιγότερες αιτιολογημένες διακοπές, μικρότερη απόρριψη λειτουργικών εξαρτημάτων και στενότερη συνεργία μεταξύ αυστηρότητας ελέγχου και λειτουργικής αποδοτικότητας.

Έτοιμοι να βελτιστοποιήσετε τον έλεγχο ηλεκτρονικών και ημιαγωγών με βιομηχανικές κάμερες;

Ηλεκτρονική και ημιαγωγός απαιτεί λύσεις βιομηχανικών καμερών που προσφέρουμε χωρίς συμπλοκή μικρομετρικής κλίμακας ακρίβειας, πραγματικού χρόνου επεξεργασίας και υψηλής παραγωγικότητας .  αυτά θα έπρεπε  διεύθυνση τις μοναδικές προκλήσεις της παραγωγής πλακιδίων (wafer), ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC) και πλακών κυκλωμάτων (PCB), από την ανίχνευση ελαττωμάτων κάτω από την επιφάνεια μέχρι την παρακολούθηση των ορίων των καθαρών χώρων (cleanroom). Η μείωση της απόδοσης των καμερών ή η χρήση μη εξειδικευμένης τεχνολογίας αποτελεί οδηγεί σε μειωμένες αποδόσεις, δαπανηρές ψευδώς θετικές ενδείξεις και απρόβλεπτες διακοπές λειτουργίας, ποιο υπονομεύει esτην αποδοτικότητα και την ποιότητα των ροών εργασίας στον τομέα των ημιαγωγών και της ηλεκτρονικής.

Με 15 χρόνια εμπειρίας στην τεχνολογία μηχανικής όρασης, η HIFLY Technology παρέχει προσφέρει εξειδικευμένες βιομηχανικές λύσεις καμερών για την παραγωγή ηλεκτρονικών και ημιαγωγών . Αυτές περιλαμβάνουν κάμερες υψηλής ανάλυσης με καθολικό κλείσιμο (global shutter), συστήματα πολυφασματικής συγχώνευσης (multi-spectral fusion) και ειδικές κάμερες SWIR. Συνδυάζονται με αντίστοιχα βιομηχανικά φακούς και φωτισμό μηχανικής όρασης, προκειμένου να δημιουργηθεί ένα αδιάκοπο και ενοποιημένο σύστημα επιθεώρησης. Υποστηριζόμενες από την πιστοποίηση ISO 9001:2015 και από παγκόσμια τεχνική υποστήριξη, οι λύσεις μας βρίσκονται σε λι neμε τον μηδενικά ελαττώματα , υψηλής διεργασίας στόχοι των γραμμών παραγωγής ημιαγωγών και ηλεκτρονικών συσκευών σας.

Επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα για να πραγματοποιήσετε μια χωρίς υποχρέωση διαβούλευση για τον σχεδιασμό μιας λύσης επιθεώρησης με βιομηχανικές κάμερες που ανταποκρίνεται ακριβώς στις ανάγκες της παραγωγής σας.