半导体制造Mini LED应用分析

由于具有功耗更低、亮度和对比度更高、效率更高等优势，Mini LED市场正在快速崛起。其应用也从电视机、智能手机、平板电脑和AR/VR数字显示器等常见电子消费品类，慢慢扩展到汽车和工业照明等领域，并且还在持续高速增长。因此，为了更好地迎合市场需求，抓住市场机遇，以经济高效的方式提高Mini LED产品质量并提升盈利能力，对于Mini LED生产制造商来说，显得尤为重要。

以具有成本效益的方式来生产Mini LED，需要满足高速度、高精度、可追溯性控制这3点要求。康耐视拥有超过41年的从业经验，一直在半导体制造领域深耕，帮助机器制造商和OEM制造商利用机器视觉技术确保在分拣、计数和邦定过程中精确对位晶圆，并使用康耐视基于人工智能(AI)的技术解决先进的检测挑战，以改进产品质量，再通过图像读码器帮助提高晶圆和Mini LED晶粒的全面可追溯性。

 

以下就具体列举三个通过康耐视智造方案就能轻松解决的半导体制造应用难点，从而优化生产工艺并实现可追溯性。

对位

解决方案

NO.1 

定位Mini LED晶粒以进行分拣

如今的Mini LED和 MicroLED具有纳米级尺寸特征，这要求在执行需要对位的生产流程时(如切割、计数、分拣和邦定)具有高精度。康耐视对位解决方案使用行业领先的机器视觉工具快速、准确地定位和对位图案与基准点，包括在不利的应用条件下，帮助客户显著提高成品率、改进产品质量和降低生产成本。

01 挑战

晶圆测试系统需要创建晶圆上所有Mini LED Mapping，以采集关键属性数据。在晶粒绘图过程完成之后，机器将根据质量对单个Mini LED晶粒进行分拣(分箱)。分拣系统使用机器视觉和图案匹配视觉工具定位每个目标晶粒，并与机器共享其在晶圆上的位置，以便机器拾取目标晶粒。由于Mini LED生产具有大批量和自动化特征，因此速度至关重要。一般的视觉定位工具无法达到单个晶粒小于4ms的定位速度。此外，晶圆表面可能存在划痕或污染物，或者具有较高的反光率，这些不利因素将会妨碍一般工具快速、准确地定位晶粒。

02 挑战

康耐视VisionPro软件可为Mini LED分拣应用提供功能强大、准确且快速的晶粒图案定位，帮助客户避免这些问题的出现。PatMax视觉工具是康耐视取得专利的几何图案定位算法，能够定位具有变化性的晶粒图案，并准确对位微型夹持器，以实现准确的拾取。该工具能够高度精确且可重复地定位晶粒，确保在整个Mini LED制造过程中提供可靠的设备性能。借助康耐视解决方案，OEM制造商(原始设备制造商)可以实现高速对位，从而优化拾取—放置过程，并提高整体设备效率。

 

检测/分类

解决方案

NO.2

探针标记检测和分类

“每种晶圆的成品率”是Mini LED制造商用于评估质量的最佳指标，并影响利润率，因此在生产流程的各个节点，使用康耐视机器视觉和基于人工智能(AI)的技术进行缺陷检测，有助于及早发现问题，并快速采取纠正措施，以及记录结果。该技术可以标记真正的缺陷，并忽略可接受水平范围内的自然变化，从而优化制造工艺并减少缺陷，显著提高成品率。

01 挑战

LED和Mini LED晶粒是通过将光刻工艺应用于由半导体材料制成的超薄晶圆制成的。当此工艺完成后，探针将检查每个晶粒，以确保电气连续性。接触到晶粒后，探针会在每个晶粒的焊盘上留下一个小标记。该标记应当位于焊盘中心位置，并且表明探针施加了正确的压力。如果探针施加过大的压力，随着时间的推移，将会导致探针损坏，并使晶粒质量下降。

探针价格昂贵，因此维持正确的压力对于确保其使用寿命非常重要。由于探针标记的形状、大小和位置存在许多差异，因此使用基于规则的传统机器视觉检测和分类“合格”与“不合格”标记较为困难。不一致或误报的“不合格”读数将会对成品率和芯片质量产生负面影响。

02 解决方案

康耐视基于人工智能(AI)的软件可帮助验证“合格”探针标记与“不合格”探针标记之间的差异，使探针测试变得更容易，并且更省时。用户可使用一系列显示正确探针标记和不可接受的探针标记图像对该软件进行训练，并可根据“压力相关”、“偏离中心位置”等不同性质对不可接受的标记进行分类。

操作员可以使用此这些信息调整探针压力或对位方式，以增加可接受的探针标记数量，并使探针保持良好的工作状态。相比与其他方法，使用基于人工智能(AI)的软件对探针标记进行 检测可以提高晶圆的晶粒成品率，而其他方法可能会将合格标记错误地表征为不可接受的标记，或者将不合格标记错误地表征为可接受的标记。

识别/可追

溯性控制

解决方案

NO.3

晶圆OCR

晶圆、晶圆载体、晶粒和成品封装都拥有识别码，制造商必须确保在制造流程的每个环节读取和验证这些识别码。这将创建追溯信息，以便在供应链下游(无论是在显示器或照明装配设施还是在最终用户客户场所)出现问题时能够进行追溯。根据不同类型的应用，康耐视机器视觉系统或基于人工智能(AI)的OCR工具可快速、准确地读取字母数字字符或代码。

01 挑战

用于制造LED和Mini LED的晶圆带有激光标记的字母数字代码或DataMatrix码，这些代码位于基板圆盘的一小块区域上。生产控制系统使用这些代码在整个半导体制造过程中跟踪晶圆及其相关晶粒。代码的外观可能会在生产过程中退化，产生各种变异，并且晶圆的反光背景也会导致代码难以读取。

02 解决方案

康耐视读码器使用专为晶圆识别开发的先进算法，在前端和后端流程中提 供光学字符识别(OCR)以及一维条码和二维码读取功能。这些系统使用可调整的集成式照明和先进的图像处理技术，为广泛的标记方法提供卓越的成像效果，包括字母数字代码和SEMI-T7 DataMatrix码。晶圆读码器可自动适应由不同的工艺步骤引起的标记外观变化，减少无法读取，显著减少机器辅助需求，并大大延长机器正常运行时间。

编辑：黄飞