使硅片检查更有效

半导体(智能手机、笔记本电脑、汽车甚至洗衣机等产品所依赖的计算机芯片)的短缺继续影响着世界各地的行业。

当前的供应链问题正促使工程师们更加高效地检查用于制造半导体的硅片。即使没有全球短缺，这也是该行业关注的目标。为了实现这一目标，科罗拉多大学机械工程专业的学生开发了一种改进检测过程的设备。

机械工程系的高年级学生已经为半导体制造公司KLA建立了一个硅片中心寻找改进装置。高级设计团队的原型使用两个摄像头来捕捉圆形晶圆的边缘，再加上计算机软件来计算半径并找到晶圆的中心。

该团队的机电工程师Marty LaRocque说:“这很重要的原因是，KLA必须检查这些晶圆是否有缺陷，当他们发现缺陷时，他们需要以很高的精度知道它在晶圆上的位置。”“他们必须在晶圆上建立一个坐标系统，最难的部分是找到中心。”

目前，KLA正在检测晶圆的中心，在边缘周围有十个不同的图像。学生团队设计了他们的设备，只需两张图像就能有效地找到中心。

项目经理Jack Carver表示:“在KLA的一种检测工具上，目前他们需要8秒才能对准一片晶圆，而我们正努力将时间缩短到2秒。”“减少75%可以获得更多的吞吐量。在全球硅晶片供应短缺的情况下，任何改善都将对他们大有裨益。”

学生们的设备可能对行业产生的现实影响是这个项目吸引他们的部分原因。

“这很有趣，因为KLA向我们解释了我们的原型的真正意义，”团队的系统工程师Prem Griddalur说。“大约每两年，半导体的尺寸就会变小，与此同时，由于需求的增加，他们的制造规模也会变大。KLA很好地解释了为什么他们的设备很重要，以及我们的项目如何在更大的行业计划中发挥作用。”

研究小组在三月初首次捕捉到了晶圆中心的位置。他们现在正在进行统计测试，并进行测量，以检查该设备的准确性。他们需要的坐标距离真正的中心在10微米以内，这是人类红细胞的宽度。

由于该团队的设备是一个原型，KLA的系统最终可能不会和学生们的设计完全一样。然而，他们的原型和测试仍将为公司提供关键信息，以帮助指导未来的设计决策。

学生们表示，这方面与现实世界的情况是相关的。通常，工程师的任务是使现有系统更好，而不是从零开始创建新的设计。

CAD工程师Hank Kussin-Bordo说:“这就是我们的原型——改进了KLA的系统。“我们被要求我们的设计必须与公司当前的系统兼容，因为他们不能改变他们的整个流程。作为一名工程师，面临的挑战是找到方法让系统变得更好，同时还能保持成本效益，不让事情过于复杂。”

设计、组装和测试设备也让学生们能够在工程和电子学的交叉领域工作——团队一致认为，这种合作是现代工程的未来。

卡弗说:“当我们的两台相机拍摄到的图像显示出打印在晶圆上的肉眼无法看到的微小图案时，我们都有一种感觉，哇，这是现实生活中的工程。”

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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