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

 在芯片檢測機臺市場上，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)的缺陷檢測需求。而如何幫助客戶來提高缺陷檢測的準(zhǔn)確度，降低檢測時間成本，將會是新一代缺陷檢測系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目標(biāo)。一臺統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的機器，不可能滿足不同客戶對各種不同芯片缺陷檢測的需求。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)可以借助機器學(xué)習(xí)能力，實現(xiàn)定制化的客戶缺陷檢測流程，幫助實現(xiàn)更高良率達成。

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

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

SEMVision G7(下文簡稱G7)在筆者看來可以說得上是一個重大突破性產(chǎn)品，相比前代產(chǎn)品G6，G7在諸多方面實現(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主要有四個重大技術(shù)突破，下面筆者來一一進行介紹。

獨特的邊緣斜面和側(cè)面成像

應(yīng)用材料公司已經(jīng)看到，越來越多的客戶提出了邊緣檢測成像的要求，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。而對于這部分檢測的挑戰(zhàn)在于如何對一個傾斜和垂直的面來進行圖像采集。如果使用傳統(tǒng)的電子束成像只能得到十幾個微米的景深，而其實檢測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叫做大景深和傾斜ebeam成像技術(shù)，能夠?qū)⒄麄€傾斜斜面的圖像在一張圖中展現(xiàn)，而且可以達到很大的視場(300微米)。據(jù)Guy介紹，未來兩三年的時間里面，這種需求會越來越大，而且相對邏輯芯片而言，存儲芯片的客戶需求更大。

無圖案晶圓檢測光學(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)越來越小，所以解決原始晶圓的缺陷就變得越來越重要。如何從源頭就來發(fā)現(xiàn)這些問題，對于客戶而言非常關(guān)鍵。針對“無圖案”晶圓檢測，應(yīng)用材料公司推出了一個新的光學(xué)成像和收集系統(tǒng)，提高整個光學(xué)檢測的能力。據(jù)Guy介紹，相機已經(jīng)換成了深紫外照相機，同時在光源系統(tǒng)也做了改善。除此外，在接收端內(nèi)加了一個偏振片，從而濾掉了返回信號中更多的背底雜訊，使得缺陷信號更容易被捕捉到。這種全新的光學(xué)系統(tǒng)能夠檢測到18nm缺陷。

圖：為無圖案晶圓檢測而生的下一代光學(xué)技術(shù)

Purity II提升機器學(xué)習(xí)能力

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

圖：Purity II提升機器學(xué)習(xí)能力

G7系統(tǒng)可以收集大量穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來建立一個分類模型，然后基于這個模型來持續(xù)地進行分類。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穩(wěn)定的工藝。G7內(nèi)置一個具有全新再學(xué)習(xí)能力的分類系統(tǒng)。但當(dāng)客戶的工藝進行了變更，有了新的缺陷時，就會觸發(fā)“再學(xué)習(xí)”能力，Purity II ADC會自動分析新的缺陷，重新建立一個模型。以前的這種新缺陷出現(xiàn)后的缺陷診斷調(diào)試工作，需要人為來干預(yù)，而有了Purity II ADC之后，整個機器就可以自己實現(xiàn)學(xué)習(xí)，觸發(fā)條件的改變，然后對于整個缺陷檢測過程進行調(diào)整。

不同的客戶的G7機器所進行的再學(xué)習(xí)過程是不同的，從而最終每個客戶的G7系統(tǒng)，都會成為一個最適合自己生產(chǎn)工藝的缺陷檢測機器。在筆者看來，通過機器學(xué)習(xí)實現(xiàn)的這種優(yōu)化過程，對于提高生產(chǎn)良率來說是劃時代的一個重要變革。

基于設(shè)計數(shù)據(jù)來進行圖層對比確定缺陷工藝環(huán)節(jié)

另一個有趣的技術(shù)點是，新一代的ADC不止于通過SEM圖像進行分類 - 客戶可以提供原始的設(shè)計數(shù)據(jù)，ADC會將原始設(shè)計數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的采集圖像進行重疊對比，從而能夠更精準(zhǔn)的進行缺陷的根本原因分析和對后續(xù)工藝影響進行預(yù)測。這讓筆者想起了初中時候地理老師用的透明膠片投影機，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 - 這種原理看起來似乎很簡單。

圖：基于設(shè)計數(shù)據(jù)的ADC

據(jù)Guy介紹，當(dāng)看到一個顆粒的時候，工程師需要來分析這個顆粒是在哪個工藝環(huán)節(jié)內(nèi)產(chǎn)生的，以及這個顆粒對于后續(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現(xiàn)，而現(xiàn)在通過客戶整個圖層映射的CAD圖像，可以將多個工藝流程對應(yīng)的圖像進行重疊比對。從而確定顆粒是在哪個工藝環(huán)節(jié)內(nèi)造成的，以及是否會對整個產(chǎn)品后續(xù)工藝造成影響，從而判斷是否需要對其進行工藝調(diào)整。舉個例子來說，如果顆粒恰好在一個后續(xù)工藝的連接通路上，那么它就有可能會讓連接失效，而如果它不在連接通路上的話，那么大可以忽略它，來提高生產(chǎn)效率。Purity IIADC通過“位置信息”來識別缺陷，然后加速缺陷的原因分析，同時能夠預(yù)測對未來良率的影響。

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

SEMVision G7在筆者看來是一次重要的產(chǎn)品更新，全新的Purity II ADC的加持使其實現(xiàn)了更加準(zhǔn)確高效的缺陷檢測效率。尤其是其引用了機器學(xué)習(xí)的能力，使每一個客戶的G7，在使用一段時候之后，都會成為最適合自己生產(chǎn)工藝缺陷檢測的G7。這種通過機器學(xué)習(xí)能力實現(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可以通過升級服務(wù)來變成G7。這對于很多G6的老用戶而言無疑是一大利好。