การใช้งานกล้องอุตสาหกรรมในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์

กล้องอุตสาหกรรมความละเอียดสูงสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องบนวัฟเฟอร์และไอซี

การถ่ายภาพแบบ global shutter ที่ให้ความละเอียดระดับไมครอนสำหรับการตรวจสอบระดับวัฟเฟอร์

กล้องอุตสาหกรรมที่มีระบบ global shutter ช่วยกำจัดปรากฏการณ์ภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวขณะสแกนวัฟเฟอร์ด้วยความเร็วสูง โดยสามารถถ่ายภาพที่คมชัดด้วยความละเอียดสูงสุดถึง 1 ไมครอน ระดับความละเอียดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตรวจจับรอยร้าวขนาดเล็กมาก อนุภาคฝุ่น และข้อบกพร่องของลวดลายบนวัฟเฟอร์ซิลิคอนขนาด 300 มม. เซ็นเซอร์แบบ rolling shutter ทำงานแตกต่างออกไป ในขณะที่ระบบ global shutter จะควบคุมเวลาการรับแสงของพิกเซลแต่ละตัวให้สอดคล้องอย่างแม่นยำกับความเร็วของการเคลื่อนที่ของสายการผลิต ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในการตรวจสอบวัตถุที่เคลื่อนผ่านสายพานด้วยความเร็ว 500 มม./วินาที ในปัจจุบัน เซ็นเซอร์ที่มีความละเอียดเกิน 20 ล้านพิกเซลสามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่มีขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอน ซึ่งเลนส์ทั่วไปไม่สามารถมองเห็นได้ ตามงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ วิธีการนี้ช่วยลดจำนวนข้อบกพร่องที่หลุดรอดจากการตรวจจับลงเกือบครึ่งหนึ่งในแอปพลิเคชันที่อัตราการผลิตสำเร็จ (yield) มีความสำคัญยิ่ง บางระบบที่ใช้งานจริงยังประยุกต์เทคนิคการถ่ายภาพแบบหลายช่วงคลื่น (multi-spectral imaging) ซึ่งรวมแสงที่มองเห็นได้เข้ากับความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรด (NIR) เพื่อเพิ่มความคมชัดและเปิดเผยข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ใต้ผิววัสดุโดยไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับวัสดุที่กำลังตรวจสอบ

การจัดหมวดหมู่ข้อบกพร่องของ IC และ PCB แบบเรียลไทม์ที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ โดยใช้ข้อมูลจากกล้องอุตสาหกรรม

CNN จัดการกับสัญญาณวิดีโอจากกล้องความละเอียดสูงที่ทำงานที่อัตรา 120 เฟรมต่อวินาที โดยสามารถตรวจจับข้อบกพร่องต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วมาก—ใช้เวลาไม่ถึง 8 มิลลิวินาที ซึ่งรวมถึงปัญหาต่างๆ เช่น สะพานเชื่อมของตะกั่ว (solder bridges) บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และรูเล็กๆ ที่เกิดจากการเสียหายของชั้นออกไซด์ของเกต (gate oxide pinholes) บนวงจรรวม (IC) โมเดลที่อยู่เบื้องหลังเทคโนโลยีนี้ได้รับการฝึกฝนด้วยชุดข้อมูลภาพขนาดใหญ่ที่มีการติดป้ายกำกับโดยผู้เชี่ยวชาญ ทำให้สามารถระบุข้อบกพร่องได้มากกว่า 30 ประเภท เมื่อนำระบบไปใช้งานบนฮาร์ดแวร์คอมพิวติ้งแบบเอจ (edge computing hardware) ระบบจะสามารถดำเนินการทันที หากตรวจพบปัญหารุนแรง เช่น การเติบโตของโครงสร้างกิ่งก้าน (dendrite growth) หรือรอยแตกเล็กๆ บนเส้นทางนำสัญญาณ (traces) ระบบจะกระตุ้นกลไกการปฏิเสธโดยอัตโนมัติ สิ่งที่ทำให้การตั้งค่านี้ทำงานได้ดีเยี่ยมคือการผสานข้อมูลความร้อนเข้ากับภาพที่กล้องจับได้ แนวทางแบบสองชั้นนี้ช่วยลดจำนวนการแจ้งเตือนเท็จ (false alarms) ลงอย่างมีนัยสำคัญ ขณะเดียวกันก็เพิ่มอัตราความแม่นยำขึ้นเป็นประมาณ 99% ในการทดสอบจริงภายในโรงงาน นอกจากนี้ ทุกการตัดสินใจยังถูกบันทึกไว้ด้วย ซึ่งช่วยให้มั่นใจในความโปร่งใสแบบครบวงจรตลอดกระบวนการผลิต ความสามารถในการบันทึกข้อมูลนี้สนับสนุนการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และช่วยให้วิศวกรสามารถสืบหาสาเหตุหลักของปัญหาที่เกิดซ้ำได้

การวัดค่าความแม่นยำและการควบคุมคุณภาพแบบเรียลไทม์ด้วยกล้องอุตสาหกรรม

กล้องอุตสาหกรรมให้ประสิทธิภาพในการวัดค่าเชิงมิติ 2 มิติ/3 มิติ ที่มีความแม่นยำระดับย่อยไมครอน ผ่านการผสานรวมภาพหลายช่วงคลื่น (multi-spectral imaging fusion) — ซึ่งรวมภาพจากช่วงคลื่นที่มองเห็นได้ ช่วงอินฟราเรด และช่วงอัลตราไวโอเลตเข้าด้วยกัน เพื่อตรวจจับความบิดเบี้ยวในระดับจุลภาค ความแปรผันของความหนา และข้อบกพร่องบนพื้นผิว ซึ่งระบบที่ใช้ความยาวคลื่นเดียวไม่สามารถตรวจพบได้ แนวทางแบบชั้นซ้อนนี้ช่วยลดความไม่แน่นอนของการวัดลง 40% เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม ขณะเดียวกันยังรักษาอัตราการประมวลผลไว้สูงกว่า 500 แผ่นต่อชั่วโมง

การวัดค่าเชิงมิติ 2 มิติ/3 มิติ ระดับย่อยไมครอน ผ่านการผสานรวมกล้องอุตสาหกรรมแบบหลายช่วงคลื่น

กล้องแบบฟิวชันหลายสเปกตรัมเหล่านี้เก็บรวบรวมข้อมูลเชิงมิติจากความยาวคลื่นที่ต่างกันพร้อมกัน ทำให้สามารถสร้างแผนที่สามมิติที่มีความละเอียดสูงถึงน้อยกว่าครึ่งไมโครเมตร ระบบดังกล่าวกำจัดความจำเป็นในการวัดหลายขั้นตอน ซึ่งช่วยลดเวลาการตรวจสอบลงประมาณร้อยละ 60 ระบบสามารถตรวจจับรอยขีดข่วนเล็กๆ ที่มีความลึกเพียงสองไมโครเมตร และตรวจจับสิ่งปนเปื้อนที่ยังคงค้างอยู่บนพื้นผิวได้ด้วย แผนภูมิ SPC แบบเรียลไทม์ยังถูกผสานไว้ในระบบโดยตรงอีกด้วย เมื่อมิติเริ่มเบี่ยงเบนออกจากช่วงความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ที่ ±0.8 ไมโครเมตร ระบบจะทำการแจ้งเตือนโดยอัตโนมัติ ซึ่งมักเกิดขึ้นโดยเฉพาะในกระบวนการต่างๆ เช่น การขัดเงาด้วยสารเคมีและแรงกล (Chemical Mechanical Polishing) ที่มักพบการเบี่ยงเบนดังกล่าวได้บ่อย ผู้ปฏิบัติงานจึงทราบได้ทันทีว่าควรปรับแต่งกระบวนการเมื่อใด โดยไม่ต้องรอรายงานผลในภายหลัง

ระบบการมองเห็นที่ติดตั้งที่ขอบเครือข่ายสำหรับการตรวจสอบกระบวนการแบบต่อเนื่องภายในห้องสะอาด

การติดตั้งกล้องอุตสาหกรรมไว้ที่ขอบเขต (edge) โดยตรงภายในห้องสะอาดระดับ ISO Class 3 ถึง 5 ทำให้เครื่องลิโธกราฟีและเครื่องกัดเซาะสามารถรับข้อมูลย้อนกลับได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่นาโนวินาที ระบบภาพขนาดกะทัดรัดเหล่านี้ดำเนินการประมวลผลภาพได้ทันที ณ จุดติดตั้งจริง จึงหลีกเลี่ยงความล่าช้าจากเครือข่ายที่น่ารำคาญ และเริ่มกระบวนการปรับเทียบอัตโนมัติทันทีเมื่อตรวจพบปัญหา เช่น การไม่สมมาตรของเลเยอร์ (overlay misalignment) หรือปัญหาการกัดเซาะไม่เพียงพอ (under-etching) เมื่อผู้ผลิตใช้เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่ฝังอยู่ในอุปกรณ์เหล่านี้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนจากอนุภาค ส่วนใหญ่มักสามารถตรวจจับข้อบกพร่องได้สำเร็จประมาณ 99.98% ระหว่างการผลิตแบบเร็ว แนวทางนี้ยังช่วยลดจำนวนการแจ้งเตือนผิดพลาดลงประมาณ 35% เมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่พึ่งพาการประมวลผลบนคลาวด์ ผู้จัดการโรงงานหลายคนรายงานว่า การประมวลผลแบบท้องถิ่นนี้ทำให้การดำเนินงานประจำวันของพวกเขาราบรื่นขึ้นมาก

เทคโนโลยีกล้องอุตสาหกรรมเฉพาะทางสำหรับความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

กล้องอุตสาหกรรมแบบ SWIR สำหรับการตรวจสอบแผ่นซิลิคอนใต้ผิวหน้า

ซิลิคอนสามารถให้แสงอินฟราเรดคลื่นสั้น หรือที่เรียกว่า SWIR ผ่านได้ในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 900 ถึง 1700 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่า กล้อง SWIR พิเศษสามารถมองเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นใต้พื้นผิวได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อวัสดุใดๆ กล้องเหล่านี้สามารถตรวจจับปัญหาที่ซ่อนอยู่ได้หลากหลายประเภท ซึ่งระบบที่ใช้แสงที่มองเห็นได้ทั่วไปไม่สามารถตรวจพบได้เลย เช่น รอยร้าวขนาดเล็กมาก ช่องว่างภายในวัสดุ และสิ่งเจือปนทางเคมีที่ไม่ต้องการ สำหรับผู้ผลิตที่ทำงานกับเทคโนโลยีระดับแนวหน้า (advanced technology nodes) การถ่ายภาพแบบนี้สามารถแก้ไขปัญหาสำคัญต่างๆ ได้ เช่น ปัญหาการรบกวนจากฟิล์มบาง และสิ่งสกปรกที่เกาะอยู่บนด้านหลังของแผ่นซิลิคอน (silicon wafers) เมื่อนำเทคนิคการตรวจสอบด้วย SWIR ไปใช้งาน โรงงานรายงานว่าจำนวนการแจ้งเตือนเท็จลดลงประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจสอบเพียงแค่พื้นผิวเท่านั้น นอกจากนี้ ระบบเหล่านี้ยังสามารถรองรับความต้องการในการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยสามารถจัดการกับแผ่นซิลิคอนได้มากกว่า 200 แผ่นต่อชั่วโมง ส่วนที่ดีที่สุดคือ กระบวนการตรวจสอบนี้ไม่ทำให้แผ่นซิลิคอนเสียหาย วิศวกรจึงสามารถปรับแต่งกระบวนการผลิตแบบเรียลไทม์ได้โดยไม่จำเป็นต้องผ่าหรือตัดแผ่นซิลิคอนออกเพื่อการวิเคราะห์

การปรับสมดุลระหว่างความแม่นยำในการตรวจสอบกับอัตราการประมวลผล: การลดปัญหาสัญญาณเตือนเท็จในระบบกล้องอุตสาหกรรมความเร็วสูง

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ต้องการกล้องอุตสาหกรรมที่สามารถตรวจจับข้อบกพร่องได้ในระดับไมครอน ขณะเดียวกันก็ยังคงรักษาความเร็วในการผลิตที่มักสูงกว่า 1,000 หน่วยต่อนาที อย่างไรก็ตาม เมื่อสายการผลิตทำงานเร็วขึ้น จะเกิดข้อจำกัดหนึ่งคือ ระบบจะมีแนวโน้มเกิดสัญญาณเตือนเท็จมากขึ้น กล่าวคือ ระบบทํานายผิดว่าชิ้นส่วนหนึ่งมีข้อบกพร่องทั้งที่จริงๆ แล้วไม่มี ความผิดพลาดเหล่านี้ไม่เพียงแต่สร้างความรำคาญเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายทางการเงินอีกด้วย ตามตัวเลขจากอุตสาหกรรม หนึ่งสัญญาณเตือนเท็จที่เกิดซ้ำเป็นประจำอาจทำให้บริษัทสูญเสียเงินประมาณ 740,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อปี จากการสูญเสียเวลาในการแก้ไขปัญหาที่ไม่มีอยู่จริง การหยุดการผลิต และการทิ้งชิ้นส่วนที่ใช้งานได้ดีอย่างสมบูรณ์แบบซึ่งถูกทำเครื่องหมายผิดพลาด

เพื่อแก้ไขความขัดแย้งนี้ ระบบชั้นนำจึงผสานรวมกลยุทธ์สามประการที่เสริมซึ่งกันและกัน:

• อัลกอริธึมปัญญาประดิษฐ์แบบปรับตัว , ปรับปรุงอย่างต่อเนื่องโดยใช้ข้อมูลการผลิตจริงเพื่อแยกแยะข้อบกพร่องที่แท้จริงออกจากสัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อม (เช่น รอยประทับจากการสั่นสะเทือน หรือแสงสะท้อนจ้า);
• การถ่ายภาพด้วยแสงหลายช่วงคลื่น (Multi-spectral imaging) , ซึ่งลดปัญหาการตรวจจับผิดพลาดที่เกิดจากความมันวาวของพื้นผิวด้วยการวิเคราะห์พฤติกรรมของวัสดุพื้นฐานภายใต้ช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ;
• การประมวลผลแบบเร่งด้วยฮาร์ดแวร์ ผ่าน FPGA ทำให้สามารถวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ได้ที่ความเร็วมากกว่า 10 Gpx/วินาที โดยรักษาความเร็วในการทำงานไว้โดยไม่ลดทอนความไวในการตรวจจับ

ค่าเกณฑ์ความไวที่ปรับแต่งอย่างแม่นยำ—ปรับค่าตามแต่ละขั้นตอนของกระบวนการและโครงสร้างวัสดุที่ใช้—ช่วยลดจำนวนการแจ้งเตือนผิดพลาดลงมากกว่า 30% ขณะยังคงบรรลุเป้าหมายด้านอัตราการผลิต ผลลัพธ์ที่ได้คือการหยุดสายการผลิตโดยไม่จำเป็นน้อยลง ส่วนประกอบที่ยังใช้งานได้ถูกทิ้งน้อยลง และการตรวจสอบมีความสอดคล้องกับประสิทธิภาพการดำเนินงานมากยิ่งขึ้น

พร้อมที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ด้วยกล้องอุตสาหกรรมหรือยัง?

อิเล็กทรอนิกส์และการผลิตครึ่งประสาท จําเป็น โซลูชันกล้องอุตสาหกรรมที่ ข้อเสนอ ไม่ยอมเสียคุณภาพ ระดับไมครอน ความแม่นยำ แบบเรียลไทม์ การประมวลผล และอัตราการผลิตสูง . ทั้งหมด  สิ่งเหล่านี้ควร  ที่อยู่ ความท้าทายเฉพาะที่เกิดขึ้นในการผลิตเวเฟอร์ วงจรรวม (IC) และแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ตั้งแต่การตรวจจับข้อบกพร่องใต้ผิวหน้าไปจนถึงการตรวจสอบขอบเขตห้องสะอาด (cleanroom) ทำให้ได้ผลลัพธ์ ทำให้ได้ผลผลิตลดลง เกิดผลบวกเทียมที่ส่งผลให้เสียค่าใช้จ่ายสูง และเกิดเวลาหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนไว้ ซึ่ง บ่อนทำลาย esประสิทธิภาพและคุณภาพของกระบวนการทำงานด้านเซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ด้วยประสบการณ์ด้านวิชันระบบอุตสาหกรรม (machine vision) กว่า 15 ปี HIFLY Technology ให้ นำเสนอโซลูชันกล้องอุตสาหกรรมที่ออกแบบเฉพาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยกล้องแบบ global shutter ความละเอียดสูง ระบบผสานหลายช่วงคลื่น (multi-spectral fusion) และกล้องเฉพาะทางสำหรับช่วงคลื่น SWIR ทั้งหมดนี้ จับคู่เข้ากับเลนส์อุตสาหกรรมและระบบให้แสงสำหรับวิชันระบบอุตสาหกรรมที่สอดคล้องกัน เพื่อสร้างระบบการตรวจสอบที่ไร้รอยต่อและบูรณาการอย่างสมบูรณ์ ด้วยการรับรองมาตรฐาน ISO 9001:2015 และการสนับสนุนทางเทคนิคระดับโลก โซลูชันของเรา อยู่ใน li neกับ ศูนย์ข้อบกพร่อง , high-throughput เป้าหมายของสายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณ

ติดต่อเราในวันนี้เพื่อรับ ไม่มีภาระผูกพัน การให้คำปรึกษาเพื่อออกแบบโซลูชันการตรวจสอบด้วยกล้องอุตสาหกรรมที่ตอบโจทย์ความต้องการในการผลิตของคุณอย่างแม่นยำ