用於半導體就地檢測的機器視覺技術
隨著半導體製程日趨複雜，製造商需要在更接近異常發生處來進行偵測。機器視覺技術可提供製程、設備與基板的額外影像資訊，與專用 AOI 及半導體量測設備相輔相成。
視覺為何要往製程更前端移動
一片半導體晶圓或玻璃面板，可能會經過數百道製程與搬運步驟。邁入先進封裝時代後，晶圓薄型化、細間距 RDL、貼合、解貼合等額外製程，加上反覆的基板搬運，讓複雜度更勝以往。
隨著這些步驟不斷累積價值，問題發現得越晚，就代表基板的損失和財務衝擊也越大。受損基板一旦進入製程設備，還可能造成基板破裂，接著恐將導致機台清潔、復機、重新驗證與生產停機等問題發生。
傳統的獨立檢測仍不可或缺，特別是高解析度缺陷檢測與精密量測；但這也帶出另一個問題：
能否在異常發生的製程步驟中，就更早偵測到異常？
機器視覺可以在製程進行中或製程前後提供額外的視覺檢查點，協助工程師提早發現製程事件、設備行為與基板狀態。
從機器視覺的角度來看，「就地」（in situ）代表什麼？
In situ 是拉丁文，意思是「就地」。在半導體製造中，這個詞通常指在製程發生處進行的量測或觀察。
從機器視覺的角度，把兩種相關任務區分開來非常有用：一是製程與機台監控，二是額外的晶圓或面板檢測。
製程與機台監控
現正發生什麼狀況？
機器視覺可拍下製程或設備運作中的動態事件。
例如：
液體滴注
透過腔體視窗來觀察製程行為
機械手臂動作
晶圓或面板搬運
目標是讓製程與設備行為清楚可見，便於監控與故障排除。
加入晶圓或面板 AOI
基板發生什麼狀況？
視覺技術也可以緊接在製程步驟前後來進行晶圓檢測，晶圓則仍留在設備流程中。
典型的檢測目標包括：
塗布異常
汙染
刮傷
邊緣損傷
這屬於設備整合式或近製程檢測，而非嚴格定義的就地監控。
機器視覺在製程近處能做什麼？
近製程視覺的價值，不一定在於找出最微小的缺陷；更重要的是在正確的位置與時間拍下關鍵視覺證據。
以下兩個應用案例，展示機器視覺如何在半導體製造的不同環節觀察製程、設備與基板。
案例 1：監控 CMP 過程的液體滴注
需求
在化學機械平坦化（CMP）過程中，會在拋光期間持續供給研磨液；其流動行為會影響材料移除、缺陷形成與拋光品質。
這裡的需求是在製程進行的當下以視覺拍攝液體滴注過程，而不是只靠事後的晶圓狀態來判斷。
挑戰
滴注屬於動態事件，且發生在機器元件移動的當下。光靠單張影像並無法呈現完整過程；連續錄影又會產生不必要的影像資料。
因此，成像系統必須與機器動作序列同步，以足夠的時間解析度與影像品質，來拍攝液體滴落過程的相關片段。
解決方案
系統整合兩台 2.3 MP GigE ace 2 面掃描相機，分別提供滴注過程的上、下視角，並以 pylon vTools 觸發並控制取像序列。
如此一來，系統只需錄下相關的製程區間，即可檢查滴注異常（例如預期之外的液滴），不必連續錄影。
看看這套視覺系統如何實作
繼續閱讀，了解成像挑戰、系統架設與解決方案思路，以及另一個在更接近製程處加入晶圓 AOI 的應用範例。