通過機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)定制化的智能缺陷分析，應(yīng)用材料公司推出全新SEMVision G7

 在芯片檢測(cè)機(jī)臺(tái)市場(chǎng)上，應(yīng)用材料公司的SEMVision系列一直都占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位。隨著FinFET、3D封裝等技術(shù)的發(fā)展，芯片封裝工藝變得更為復(fù)雜;而且半導(dǎo)體廠商對(duì)于成本控制也頗為嚴(yán)格，因此也就有了更為精準(zhǔn)的缺陷檢測(cè)需求。而如何幫助客戶來(lái)提高缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確度，降低檢測(cè)時(shí)間成本，將會(huì)是新一代缺陷檢測(cè)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。一臺(tái)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器，不可能滿足不同客戶對(duì)各種不同芯片缺陷檢測(cè)的需求。而在應(yīng)用材料公司全新推出的SEMVision G7系統(tǒng)上，通過Purity II ADC技術(shù)(此處ADC特指為automatic defect classification縮寫)，G7系統(tǒng)可以借助機(jī)器學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)定制化的客戶缺陷檢測(cè)流程，幫助實(shí)現(xiàn)更高良率達(dá)成。

近日，應(yīng)用材料公司舉辦了全新SEMVision G7的新品發(fā)布會(huì)，應(yīng)用材料公司的市場(chǎng)部經(jīng)理Guy Gichon和中國(guó)區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理王煒給記者進(jìn)行了詳細(xì)的講解。

左：應(yīng)用材料公司SEMVision市場(chǎng)部經(jīng)理Guy Gichon，右：中國(guó)區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理王煒

SEMVision G7(下文簡(jiǎn)稱G7)在筆者看來(lái)可以說(shuō)得上是一個(gè)重大突破性產(chǎn)品，相比前代產(chǎn)品G6，G7在諸多方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，而且極好地貼切了客戶需求。根據(jù)Guy的介紹，G7主要有四個(gè)重大技術(shù)突破，下面筆者來(lái)一一進(jìn)行介紹。

獨(dú)特的邊緣斜面和側(cè)面成像

應(yīng)用材料公司已經(jīng)看到，越來(lái)越多的客戶提出了邊緣檢測(cè)成像的要求，因此應(yīng)用材料公司在G7上也提出了“邊緣和斜邊成像”的一種全新技術(shù)。

圖：左為頂視圖，右為傾斜圖。斜面和側(cè)面都在一張圖像中可見。

很多晶圓邊緣或斜面上的缺陷引入到芯片中，然后降低了產(chǎn)品良率。而對(duì)于這部分檢測(cè)的挑戰(zhàn)在于如何對(duì)一個(gè)傾斜和垂直的面來(lái)進(jìn)行圖像采集。如果使用傳統(tǒng)的電子束成像只能得到十幾個(gè)微米的景深，而其實(shí)檢測(cè)邊緣斜面缺陷需要幾十乃至幾百微米的景深。應(yīng)用材料公司在這里使用了一個(gè)叫做大景深和傾斜ebeam成像技術(shù)，能夠?qū)⒄麄€(gè)傾斜斜面的圖像在一張圖中展現(xiàn)，而且可以達(dá)到很大的視場(chǎng)(300微米)。據(jù)Guy介紹，未來(lái)兩三年的時(shí)間里面，這種需求會(huì)越來(lái)越大，而且相對(duì)邏輯芯片而言，存儲(chǔ)芯片的客戶需求更大。

無(wú)圖案晶圓檢測(cè)光學(xué)技術(shù)

據(jù)Guy和王煒介紹，隨著現(xiàn)在工藝關(guān)鍵尺寸(CD)越來(lái)越小，所以解決原始晶圓的缺陷就變得越來(lái)越重要。如何從源頭就來(lái)發(fā)現(xiàn)這些問題，對(duì)于客戶而言非常關(guān)鍵。針對(duì)“無(wú)圖案”晶圓檢測(cè)，應(yīng)用材料公司推出了一個(gè)新的光學(xué)成像和收集系統(tǒng)，提高整個(gè)光學(xué)檢測(cè)的能力。據(jù)Guy介紹，相機(jī)已經(jīng)換成了深紫外照相機(jī)，同時(shí)在光源系統(tǒng)也做了改善。除此外，在接收端內(nèi)加了一個(gè)偏振片，從而濾掉了返回信號(hào)中更多的背底雜訊，使得缺陷信號(hào)更容易被捕捉到。這種全新的光學(xué)系統(tǒng)能夠檢測(cè)到18nm缺陷。

圖：為無(wú)圖案晶圓檢測(cè)而生的下一代光學(xué)技術(shù)

Purity II提升機(jī)器學(xué)習(xí)能力

在舊G6系統(tǒng)上，通過Purity ADC可以實(shí)現(xiàn)小于20%的手動(dòng)分類;而在G7上，通過再學(xué)習(xí)流程，可以將自動(dòng)分類的缺陷實(shí)現(xiàn)更為細(xì)致的再分析。

圖：Purity II提升機(jī)器學(xué)習(xí)能力

G7系統(tǒng)可以收集大量穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來(lái)建立一個(gè)分類模型，然后基于這個(gè)模型來(lái)持續(xù)地進(jìn)行分類。而在目前半導(dǎo)體廠商工藝不斷變化的條件下，研發(fā)和提升階段不可能維持一個(gè)穩(wěn)定的工藝。G7內(nèi)置一個(gè)具有全新再學(xué)習(xí)能力的分類系統(tǒng)。但當(dāng)客戶的工藝進(jìn)行了變更，有了新的缺陷時(shí)，就會(huì)觸發(fā)“再學(xué)習(xí)”能力，Purity II ADC會(huì)自動(dòng)分析新的缺陷，重新建立一個(gè)模型。以前的這種新缺陷出現(xiàn)后的缺陷診斷調(diào)試工作，需要人為來(lái)干預(yù)，而有了Purity II ADC之后，整個(gè)機(jī)器就可以自己實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)，觸發(fā)條件的改變，然后對(duì)于整個(gè)缺陷檢測(cè)過程進(jìn)行調(diào)整。

不同的客戶的G7機(jī)器所進(jìn)行的再學(xué)習(xí)過程是不同的，從而最終每個(gè)客戶的G7系統(tǒng)，都會(huì)成為一個(gè)最適合自己生產(chǎn)工藝的缺陷檢測(cè)機(jī)器。在筆者看來(lái)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的這種優(yōu)化過程，對(duì)于提高生產(chǎn)良率來(lái)說(shuō)是劃時(shí)代的一個(gè)重要變革。

基于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行圖層對(duì)比確定缺陷工藝環(huán)節(jié)

另一個(gè)有趣的技術(shù)點(diǎn)是，新一代的ADC不止于通過SEM圖像進(jìn)行分類 - 客戶可以提供原始的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，ADC會(huì)將原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的采集圖像進(jìn)行重疊對(duì)比，從而能夠更精準(zhǔn)的進(jìn)行缺陷的根本原因分析和對(duì)后續(xù)工藝影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。這讓筆者想起了初中時(shí)候地理老師用的透明膠片投影機(jī)，多張重疊的透明膠片上，分別都畫上了同一地區(qū)的不同地理信息 - 這種原理看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單。

圖：基于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的ADC

據(jù)Guy介紹，當(dāng)看到一個(gè)顆粒的時(shí)候，工程師需要來(lái)分析這個(gè)顆粒是在哪個(gè)工藝環(huán)節(jié)內(nèi)產(chǎn)生的，以及這個(gè)顆粒對(duì)于后續(xù)或者前期的影響是不是很大。之前通過單純的缺陷圖像很難實(shí)現(xiàn)，而現(xiàn)在通過客戶整個(gè)圖層映射的CAD圖像，可以將多個(gè)工藝流程對(duì)應(yīng)的圖像進(jìn)行重疊比對(duì)。從而確定顆粒是在哪個(gè)工藝環(huán)節(jié)內(nèi)造成的，以及是否會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品后續(xù)工藝造成影響，從而判斷是否需要對(duì)其進(jìn)行工藝調(diào)整。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，如果顆粒恰好在一個(gè)后續(xù)工藝的連接通路上，那么它就有可能會(huì)讓連接失效，而如果它不在連接通路上的話，那么大可以忽略它，來(lái)提高生產(chǎn)效率。Purity IIADC通過“位置信息”來(lái)識(shí)別缺陷，然后加速缺陷的原因分析，同時(shí)能夠預(yù)測(cè)對(duì)未來(lái)良率的影響。

圖：SEMVision G7配備Purity II ADC技術(shù) 提供自動(dòng)化的一體式缺陷檢測(cè)、分析和分類

SEMVision G7在筆者看來(lái)是一次重要的產(chǎn)品更新，全新的Purity II ADC的加持使其實(shí)現(xiàn)了更加準(zhǔn)確高效的缺陷檢測(cè)效率。尤其是其引用了機(jī)器學(xué)習(xí)的能力，使每一個(gè)客戶的G7，在使用一段時(shí)候之后，都會(huì)成為最適合自己生產(chǎn)工藝缺陷檢測(cè)的G7。這種通過機(jī)器學(xué)習(xí)能力實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的定制化輸出，才是科技創(chuàng)新帶給生產(chǎn)力提升的最好案例。

此外，Guy還提到，G6可以通過升級(jí)服務(wù)來(lái)變成G7。這對(duì)于很多G6的老用戶而言無(wú)疑是一大利好。