أخبار
تكنولوجيا فحص أشباه الموصلات - ملخص الصعوبات وخوارزميات الكشف لتكنولوجيا الكشف عن شقوق الرقاقة العارية
في الوقت الحاضر، هناك عدة طرق رئيسية للكشف عن الشقوق في الرقاقة العارية
١. يُعد الكشف البصري الطريقة الأكثر شيوعًا للكشف عن عيوب أسطح الرقاقة. وحسب الخبرة، يتطلب الكشف عن الشقوق التي يزيد سمكها عن ٢٠٠ ميكرومتر استخدام مصادر ضوء بأطوال موجية مختلفة، مثل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء القريبة، مما يُحسّن وضوح الشقوق.
٢. الكشف بالموجات فوق الصوتية هو طريقة للكشف غير التلامسي عن الرقاقة، ويمكن استخدامه للكشف عن الشقوق الداخلية. باستخدام طريقة موجات لامب المثارة بالليزر، يمكن توليد موجات فوق صوتية على سطح الرقاقة، وتؤثر الشقوق على انتشار الموجات، مما يساعد على الكشف عن وجود الشقوق وحجمها. لا تقتصر هذه الطريقة على كشف الشقوق السطحية فحسب، بل تكشف أيضًا عن الشقوق العميقة، وتتميز بموثوقية عالية.
٣. استُخدم نظام شعاع الإلكترون (eBeam) لمسح عيوب رقاقة 300 مم. تتيح تقنية شعاع الإلكترون الكشف عن عيوب السطح بدقة عالية، بما في ذلك الشقوق الصغيرة. وتُعدّ هذه التقنية فعّالة بشكل خاص في مراحل ما بعد القطع أو التخفيف من معالجة الرقاقة، حيث تزداد احتمالية ظهور الشقوق.
الكشف عن مساحة السطح الكبيرة ودقتها:تتطلب الشقوق على رقائق 300 مم دقةً وحساسيةً أعلى. ويتمثل التحدي في الحفاظ على إنتاجية عالية مع ضمان تصوير عالي الدقة على كامل مساحة سطح الرقاقة.
هشاشة الرقاقة وطريقة التعامل معها:عند التعامل مع رقائق كبيرة بقطر 300 مم، يلزم توخي عناية فائقة لتجنب ظهور عيوب جديدة أثناء الفحص. يتطلب الأمر معدات متخصصة وروبوتات مناولة لدعم الرقائق دون التسبب في إجهاد إضافي. يجب أن يراعي نظام الفحص أيضًا الإجهاد الناتج عن المعالجة، والذي قد يؤثر سلبًا على نتائج فحص الشقوق.
خوارزمية اكتشاف عيوب الحافة:بسبب الإجهاد الميكانيكي أثناء العملية، تكون حواف الرقاقة أكثر عرضة للتشقق. ويصعب اكتشاف الشقوق التي تتشكل على الحواف نظرًا لصعوبة مسح هذه المناطق وتصويرها بفعالية. لذلك، من الضروري تطوير خوارزميات متقدمة لكشف الحواف.
خوارزمية اكتشاف عيوب حافة الرقاقة
1.خوارزمية الكشف عن الحافة التقليدية:تُستخدم تقنيات كشف الحواف التقليدية، مثل كاشف حواف كاني، ومشغل سوبل، ومشغل بريويت، بكثرة في كشف الرقاقات. تكتشف هذه الخوارزميات انقطاعات الكثافة عند حواف الرقاقات، وتحدد التغيرات الملحوظة في قيم بكسل الصورة. ومع ذلك، غالبًا ما تواجه هذه الطرق مشكلة الضوضاء أو عدم الانتظام في فحص الرقاقات الفعلي.
اكتشاف الحافة الذكية:بفضل حافتها ذات الدقة العالية في الكشف، تشتهر بقدرتها على تقليل الضوضاء في نفس الوقت، وتستخدم عملية متعددة المراحل، بما في ذلك حساب التدرج، والحد الأقصى للتثبيط، وتتبع حافة التأخير.
مشغل سوبل:يستخدم هذا المشغل لاكتشاف الحواف في اتجاهي X وY، حيث يحسب تدرج كل بكسل ويحدد التغييرات في كثافة البكسل.
2. تقنية الفلتر التكيفي غير الخطي:يُستخدم عادةً مرشح تكيفي غير خطي لتحسين اختبار الرقاقة في كشف الحواف، خاصةً في وجود ضوضاء. تتكيف هذه المرشحات مع تغيرات خصائص الصورة المحلية، وهي مناسبة بشكل خاص لكشف حواف الرقاقة، حيث تزداد احتمالية حدوث العيوب.
اكتشاف الحافة التكيفية:يمكن للطريقة غير الخطية باستخدام نماذج رياضية مختلفة، مثل تحويل موجة جابور وتحويل المنحنيات، من خلال التركيز على الخصائص المحلية، التقاط تعقيد حافة الرقاقة بشكل أفضل.
وضع الحافة:تتضمن هذه التقنيات عادةً تحديد سعة تدرج كل بكسل، وضبط معيار اكتشاف الحافة المحلية وفقًا للتباين المحلي وسلوك البكسل.
٣. أساليب التعلم الآلي والتعلم العميق: أحرزت خوارزميات التعلم الآلي والتعلم العميق تقدمًا ملحوظًا في مجال كشف حواف الرقاقة. تتضمن هذه الأساليب تدريب النماذج على مجموعات بيانات صور الرقاقة الكبيرة لتعلم أنماط الحواف واكتشاف الشذوذ بدقة أكبر. تُعد هذه الأساليب فعالة للغاية في التعامل مع البيانات المعقدة وغير الخطية وعالية الأبعاد، ولكنها غالبًا ما تتطلب مجموعات بيانات كبيرة مُصنّفة وموارد حاسوبية للتدريب.
4. الكشف عن الحافة بالاعتماد على الليزر والبصريات:في بعض أنظمة اختبار الرقاقات المتقدمة، يُمكن استخدام المسح الضوئي بالليزر والطرق البصرية للكشف بدقة عالية عن الحواف. كما يُمكن استخدام موجات لامب المُولّدة بالليزر أو قياس الملامح بالليزر لمسح حواف الرقاقات دون تلامس، مما يضمن الكشف حتى عن أصغر الشقوق أو اختلافات السطح.
قياس المظهر بالليزر:تقوم هذه الطريقة بمسح سطح الرقاقة وإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد لحافتها. من خلال تحليل تغيرات الضوء المنعكس من الرقاقة، يمكن اكتشاف أي مخالفات أو تغيرات في تضاريس السطح.
موجات الحمل المنتجة بالليزرلا تنطبق تقنية "لامب بوتر" على اختبار وقياس تغيرات الإجهاد في الشقوق على حافة الرقاقة. تستخدم هذه التقنية أشعة الليزر لإنشاء موجات في المادة، تُراقب بعد ذلك لتحديد العيوب المحتملة (ResearchGate).
5. اكتشاف الحواف باستخدام أنماط هامش الحيودهذه الطريقة فعّالة بشكل خاص في الرقاقات المنحنية، وتتضمن تحليل أنماط الحيود الناتجة عن حافة الرقاقة. تكتشف هذه التقنية بدقة أي اختلالات في هندسة الرقاقة، بما في ذلك تشوهات الحواف أو الشقوق المحتملة (ASME).
تحليل هامش الحيود:باستخدام ليزر أو مصدر ضوء، يُشكّل نمط حيود على حافة الرقاقة حول نمط شريط الحيود. قد يكشف أي تغيير في النمط عن عيوب أو عيوب في الحافة.قياس حافة السطح:تعتبر تقنية الشكل مهمة جدًا بالنسبة للرقاقة غير المثالية، لأنها توفر نوعًا من التعرف على عدم انتظام حافة الرقاقة من خلال طريقة الانحناء.
