國(guó)產(chǎn)機(jī)器視覺(jué)企業(yè)，盯上半導(dǎo)體“高端局”

難以跨越的“技術(shù)鴻溝”

半導(dǎo)體是出了名的高技術(shù)門(mén)檻行業(yè)，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的精度和穩(wěn)定性要求極高。

精度高到什么程度？

在3C及鋰電行業(yè)中，相機(jī)系統(tǒng)的精度最多可達(dá)到微米級(jí)別，其中0.5至0.7微米的精度已屬上乘。然而，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，這一標(biāo)準(zhǔn)則顯著提升，百納米級(jí)別的精度僅能視為常規(guī)水平。就數(shù)據(jù)傳輸速度而言，半導(dǎo)體檢測(cè)通常涉及的數(shù)據(jù)量在100GB至200GB之間，某些情況下甚至可能高達(dá)400GB/秒。相比之下，在3C和鋰電行業(yè)，相機(jī)系統(tǒng)即便達(dá)到50GB/秒或25GB/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度，也已相當(dāng)可觀。顯然，這兩個(gè)領(lǐng)域在精度和數(shù)據(jù)處理速度上的要求存在著顯著的差異。

行業(yè)人士向高工機(jī)器人介紹，半導(dǎo)體設(shè)備對(duì)相機(jī)系統(tǒng)的精度要求極為嚴(yán)苛，普遍達(dá)到了亞微米級(jí)別。當(dāng)然，這一要求并非一成不變，而是根據(jù)半導(dǎo)體制造的不同工藝環(huán)節(jié)而有所差異。

例如，在半導(dǎo)體領(lǐng)域的先進(jìn)封裝環(huán)節(jié)，對(duì)3D成像系統(tǒng)的精度要求基本是在亞微米級(jí)別；在半導(dǎo)體的前道缺陷檢測(cè)環(huán)節(jié)，對(duì)3D成像系統(tǒng)的精度要求一般在幾十納米左右。

?？乒怆娛袌?chǎng)總監(jiān)王弘毅在接受高工機(jī)器人調(diào)研時(shí)也認(rèn)為，半導(dǎo)體的缺陷檢測(cè)，對(duì)視覺(jué)成像系統(tǒng)的精度要求通常在亞微米級(jí)別，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)節(jié)拍要求高。

在穩(wěn)定性方面，據(jù)了解，一般半導(dǎo)體的設(shè)備保養(yǎng)至少2個(gè)月一次，在此期間，設(shè)備里的部件都不能出現(xiàn)任何問(wèn)題，這就意味著相機(jī)在24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下不能出現(xiàn)任何的故障或宕機(jī)的情況。

相機(jī)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，背后折射的是不同的技術(shù)路線。據(jù)了解，半導(dǎo)體行業(yè)用的技術(shù)路線與現(xiàn)在大部分機(jī)器視覺(jué)企業(yè)用的技術(shù)路線不一致。

導(dǎo)體行業(yè)更多聚焦在光譜共焦、白光干涉的技術(shù)路線，其中，光譜共焦對(duì)于深孔、縫隙、彎曲、透明等多種形貌或材質(zhì)的表面測(cè)量有著高度的適應(yīng)性，全量程都可保持高精度及高橫向分辨率。

市場(chǎng)上大部分機(jī)器視覺(jué)企業(yè)的技術(shù)路線是結(jié)構(gòu)光，結(jié)構(gòu)光可分為散斑結(jié)構(gòu)光、條紋結(jié)構(gòu)光、線掃結(jié)構(gòu)光。

散斑結(jié)構(gòu)光可以做到30幀/秒，速度快，但精度較低，不適合半導(dǎo)體場(chǎng)景?？s小視野范圍，提升相機(jī)分辨率之后，部分基于條紋結(jié)構(gòu)光或者線掃結(jié)構(gòu)光的傳感器能獲取精度在亞微米水平的3D數(shù)據(jù)，能應(yīng)用在一部分半導(dǎo)體相關(guān)的檢測(cè)工藝上，但往往成像速度是一個(gè)需要持續(xù)攻克的難關(guān)。

另一行業(yè)人士指出：“如果以條紋或者線掃結(jié)構(gòu)光的技術(shù)路線去攻克更高精度的半導(dǎo)體檢測(cè)工藝是比較困難的。原因在于，半導(dǎo)體的高精度檢測(cè)和制程緊密相關(guān)，對(duì)納米級(jí)的精度的要求和對(duì)掃描檢測(cè)速度越來(lái)越高的追求，使得傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光路線難以滿足。

因此，當(dāng)前涉足半導(dǎo)體領(lǐng)域的機(jī)器視覺(jué)企業(yè)，傾向于通過(guò)更為復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)方案來(lái)提高精度和成像速度。這些方案包括光譜共焦技術(shù)、白光干涉技術(shù)等，通過(guò)精密的光學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體檢測(cè)的高精度、高速成像，從而確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。”

另外，從光刻技術(shù)上看，光刻技術(shù)作為半導(dǎo)體制造的核心環(huán)節(jié)，對(duì)芯片的性能和成本有著決定性的影響。深紫外光(DUV)和極紫外光(EUV)是半導(dǎo)體光刻技術(shù)中兩種關(guān)鍵的光源，深紫外光的光源波長(zhǎng)通常在193納米至248納米之間；極紫外光的波長(zhǎng)位于10納米到14納米之間，通常為13.5納米，尤其適用于5納米及以下的工藝節(jié)點(diǎn)。

行業(yè)人士表示：“半導(dǎo)體領(lǐng)域的光譜波段，基本都取決于深紫外或者極紫外的波段。極紫外光位于真空紫外與軟X射線之間，這一波段的電磁波能量較高，只能在真空中傳播。極紫外相機(jī)通常需要真空腔體，其生存環(huán)境的溫度都要控制在零點(diǎn)幾度的范圍。但在3C、鋰電等行業(yè)，檢測(cè)系統(tǒng)用可見(jiàn)光就已經(jīng)足夠。”

在技術(shù)壁壘面前，大多數(shù)的半導(dǎo)體生產(chǎn)車間還是依賴于進(jìn)口相機(jī)系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器視覺(jué)企業(yè)難有立足之地。

但，我們或許也不用太過(guò)悲觀。