視覺(jué)系統(tǒng)在晶圓制造中是不可或缺的核心技術(shù)，貫穿整個(gè)工藝流程，對(duì)保證良率、提高效率和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化至關(guān)重要。其主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

    對(duì)準(zhǔn)與套刻精度控制：

        光刻對(duì)準(zhǔn)： 這是視覺(jué)系統(tǒng)最關(guān)鍵的應(yīng)用之一。在光刻機(jī)中，高精度相機(jī)系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別晶圓上預(yù)先制作的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，將當(dāng)前層的光刻掩模版圖案與晶圓上已有的下層圖案進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)。這是實(shí)現(xiàn)納米級(jí)套刻精度的基礎(chǔ)，直接決定了電路能否正確連接和功能是否正常。

        套刻誤差測(cè)量： 光刻后或刻蝕后，專(zhuān)用量測(cè)設(shè)備使用高分辨率顯微鏡和圖像處理技術(shù)，測(cè)量相鄰兩層圖案之間的實(shí)際偏移量，即套刻誤差。這些數(shù)據(jù)用于反饋控制光刻機(jī)的對(duì)準(zhǔn)參數(shù)。

    缺陷檢測(cè)：

        自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)： AOI系統(tǒng)是晶圓廠(chǎng)的主力檢測(cè)工具。它們使用高速、高分辨率相機(jī)在不同光照條件下掃描晶圓表面，捕獲圖像。

        表面污染檢測(cè)： 識(shí)別顆粒、污染物、水漬、指紋等。

        圖形缺陷檢測(cè)： 檢測(cè)光刻膠涂布缺陷、顯影缺陷、刻蝕殘留、金屬線(xiàn)短路/開(kāi)路、橋接、缺失圖案、多余圖案等。

        薄膜缺陷檢測(cè)： 檢測(cè)CMP后的劃痕、凹陷、橘皮現(xiàn)象，薄膜沉積后的顆粒、剝落等。

        機(jī)器視覺(jué)算法 將捕獲的圖像與參考圖像或設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行比較，自動(dòng)識(shí)別并分類(lèi)出異常區(qū)域，定位缺陷坐標(biāo)。

    尺寸測(cè)量與形貌分析：

        關(guān)鍵尺寸測(cè)量： CD-SEM使用電子束成像，但光學(xué)CD測(cè)量工具利用特定波長(zhǎng)的光結(jié)合散射測(cè)量技術(shù)，非接觸式測(cè)量線(xiàn)寬、接觸孔直徑、溝槽深度等關(guān)鍵尺寸。

        薄膜厚度測(cè)量： 利用光學(xué)干涉原理測(cè)量各層薄膜的厚度。

        三維形貌測(cè)量： 使用白光干涉儀或共聚焦顯微鏡等技術(shù)，測(cè)量CMP后的平坦度、刻蝕結(jié)構(gòu)的深度和側(cè)壁角度、凸塊高度等三維形貌信息。

    晶圓識(shí)別與追蹤：

        晶圓ID讀取： 每片晶圓邊緣都有激光刻印或噴墨打印的唯一ID編碼。視覺(jué)系統(tǒng)在晶圓進(jìn)入每個(gè)加工設(shè)備或存儲(chǔ)單元前，自動(dòng)讀取并驗(yàn)證ID，確保晶圓在正確的機(jī)臺(tái)按正確的流程加工，實(shí)現(xiàn)全程可追溯性。

        晶圓定位與定向： 視覺(jué)系統(tǒng)幫助機(jī)械手精確找到晶圓在載具中的位置和方向，確保機(jī)械手能準(zhǔn)確、安全地取放晶圓。

    制程監(jiān)控與控制：

        實(shí)時(shí)監(jiān)控： 在某些設(shè)備內(nèi)部集成視覺(jué)系統(tǒng)，監(jiān)控制程狀態(tài)，例如檢查晶圓是否放置到位、設(shè)備內(nèi)部有無(wú)碎片或異常。

        自動(dòng)配方選擇： 基于晶圓ID或讀取的特定標(biāo)記，視覺(jué)系統(tǒng)可以自動(dòng)為設(shè)備加載對(duì)應(yīng)的加工參數(shù)配方。

        反饋控制： 量測(cè)設(shè)備獲得的尺寸、套刻誤差、缺陷密度等數(shù)據(jù)，輸入先進(jìn)制程控制系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)或批次間調(diào)整相關(guān)設(shè)備的參數(shù)，使制程保持在目標(biāo)窗口內(nèi)。

    設(shè)備自動(dòng)化與機(jī)器人引導(dǎo)：

        機(jī)械手引導(dǎo)： 視覺(jué)系統(tǒng)為晶圓搬運(yùn)機(jī)器人提供“眼睛”，使其能精確定位晶圓在FOUP、Loadport、設(shè)備腔室內(nèi)的位置，實(shí)現(xiàn)高速、高精度、無(wú)碰撞的自動(dòng)化搬運(yùn)。

        晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)： 在進(jìn)入精密設(shè)備前，視覺(jué)系統(tǒng)配合旋轉(zhuǎn)臺(tái)，找到晶圓邊緣的缺口或平邊，將晶圓精確旋轉(zhuǎn)到標(biāo)準(zhǔn)方向。

    封裝與測(cè)試環(huán)節(jié)：

        芯片/晶圓級(jí)封裝： 用于凸塊檢測(cè)、倒裝芯片對(duì)準(zhǔn)、鍵合線(xiàn)檢測(cè)、Underfill填充檢測(cè)、封裝外觀(guān)檢測(cè)等。

        晶圓測(cè)試： 在探針臺(tái)或測(cè)試機(jī)中，視覺(jué)系統(tǒng)精確定位探針卡與晶圓上焊墊的位置，確保探針準(zhǔn)確扎在焊墊中心。

        芯片分選與貼裝： 在切割后，視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別合格芯片的位置和方向，引導(dǎo)分選機(jī)拾取和放置芯片。

隨著晶圓制程節(jié)點(diǎn)不斷微縮（如3nm, 2nm），對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的分辨率、速度、穩(wěn)定性和智能化算法提出了更高的要求。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)越來(lái)越多地應(yīng)用于視覺(jué)檢測(cè)中，以處理海量圖像數(shù)據(jù)，提高缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確率和效率，減少誤報(bào)。視覺(jué)系統(tǒng)在晶圓制造中的作用只會(huì)越來(lái)越重要和深入。