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晶圆半导体室自主机器人检测 黃光室

发布时间:2023-03-10 14:39:46 浏览次数:339

The Imaging Source 相机帮助降低无尘室受污染的机率

 

晶圆半导体制程必须严密监控且无尘的工作环境中进行,只要有一点污染可能就会影响整批晶圆,影响产能,现今半导体无尘室中配备多台自主机器人多进行搬运工作以减少人工带来的污染。  The Imaging Source及经销商睿怡科技与晶圆厂合作,运用机器视觉系统的方式进行检测及数值记录回报,大幅降低无尘室受污染的机率,也令检测过程更有效率。

机器视觉提升晶圆半导体工厂自动化程度

晶圆半导体产业工序复杂,比起其他制造产业,要求高精密的特质也使其更早导入自动化生产。 而在自动化过程中,机器视觉就像产线的眼睛,为不可或缺的环节。 一般而言,机器视觉系统在晶圆工厂能发挥检测、引导搬运、定位、测量、纪录、判读等功能,随着工业相机技术及品质提升,现今机器视觉系统能整合自动化智能控制, 在没有人力介入的情况下,高度自动化也成功带起工厂的效能,错误率更低,速度更快。 此外,许多工厂也借助自主机器人之手,整合机器视觉,让生产线流程更加顺畅,在详细分工的各个工作站中穿梭运送脆弱的晶圆组件,也定点进行晶圆捡料、检测、瑕疵分析等工作。这样的结果不仅能避免生产瑕疵品,更能有效节省成本。而在过程中,机器人也需要定期进行污染检测以确保料件及成品在制造过程中不受任何的污染。

无尘室自主机器人脏污检测

晶圆片价格昂贵且价值高,在半导体无尘室中,晶圆的制程小划分为好几个阶段与步骤,就像生产流水线,每个阶段都有自己的工作站,而因为晶圆脆弱易损,在工作站间运送晶圆变成了很大的课题,现大部分的半导体无尘室导入自动化系统,利用自主机器人的灵敏度来提取并运送晶圆至下一个工作站,搭配工作人员进行机台设定及检验,提供产品最佳的保护,也严格把关晶圆厂无尘室中每一个环节,虽然已大幅降低无尘室受污染的可能,自主机器人仍有可能在移动 过程中附着脏污或尘。为确保自主机器人在运送过程中维持无尘状态,晶圆厂设立专门机器人检测站,每隔一段时间机器人便需自行移动至检测站,进行全身检测,The Imaging Source GigE相机安装于检测站中,使用不同角度拍摄捕捉图像。The Imaging Source DMk33GX183 相机配备Sony CMOS 传感器,分辨率高达20MP,可呈现清晰图像,细节均可完整捕捉,高传输速度搭配后端视觉软件,可快速找出有脏污或受污染的地方。  受污染的机器人由专门人员去除脏污,再次检测无误,就能再进行晶圆搬运任务。

  

晶圆厂运用The Imaging Source GigE相机检测厂内自主机器人是否受到污染(示意图,图片来源:shutterstock)。

 

黄光室设备数值记录及回报

黄光室为进行晶圆片成像必须经过微影成像术的区域,为了避免光阻受到曝光机外的光线照射,需把整个照明光源过滤,阻绝一定波长的紫外光,所以使用特殊订制的灯罩、门窗,而制程包含清洗、涂布、涂胶、曝光、显影、蚀刻等过程。  所有制程过程都需为无尘作业,必须避免晶圆片在过程中受到任何污染。  相较于以往人工手抄机台在制程过程中产生的数据,晶圆厂商使用USB 相机 ( DFK 33UX287 ) 进行黄光室制程设备数据的纪录与检验,在靠近机台的地方安装相机进行拍摄, 将获取的数据资料借由树莓派传输至后端电脑进行记录及验证,以避免任何一个环节出现错误。  The Imaging Source USB 3.0 彩色工业相机配备来自SONY 先进的CMOS传感器技术,提供优越的影像质量,即使在不理想的光源仍能提供出色切清晰的影像,高效能的USB 3.0接口则可以实现高帧速率需求,在昏暗的黄光室中能捕捉快速变化的数据且呈现清清晰图像。

 

The Imaging Source USB3.0 相机能在光线较不明的黄光室捕捉清晰的影像数据。  (示意图,图片来源:shutterstock)

结语

在晶圆自动化的过程中,我们可以看到从最精密的晶圆瑕疵检测至晶圆厂区内各个制程环节都能借助机器视觉系统来帮助整个产程流动性更加顺畅及更有效率,也能迎刃而解因污染而产生的问题。 晶圆厂渐渐朝向逐渐完全自动化的方向前进,而机器视觉在此过程中也扮演了不可或缺的角色,期望未来能在晶圆厂区内看到更多不同的机器视觉应用。

 

未来展望,嵌入式视觉系统降低工厂自动化成本  

近年来,嵌入式视觉已能融入更广泛的应用,未来,功能提升的嵌入式视觉系统的特性或能使其更加高度运用在尤其电子业及晶圆半导体生产线上。 其一,空间使用上能更无局限,相较于其他机器视觉系统需仰赖后端电脑进行分析占了较大的空间,嵌入式视觉整合光源、镜头、相机及分析软件于一体,体积小巧,能解决因高产能需求而被挤压的生产线空间。 其二,安装及布署更加轻松,未来能期待嵌入式视觉系统有更简单的人机操作界面,相较于在传统电脑上设定,一体成形的嵌入式系统能加速工厂的安装速度,无须二次开发整合 的特性也能进而增加生产效能。 其三,能提供进阶开发,除了原先整合的软件套件,若工厂布署过程中有其他需求,有些嵌入式系统或也能提供开放性整合,让开发人员能依其需求进行其他整合。 目前,嵌入式系统于工厂自动化应用仍在发展阶段,然而,现已有越来越多人期待迁入式视觉系统未来的发展,待技术发展纯熟,能在电子晶圆工厂自动化完全发挥其特性及优点。

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