機械工程專業的學生旨在提高硅晶片檢測的效率

半導體——智能手機、筆記本電腦、汽車甚至洗衣機等產品所依賴的計算機芯片——的短缺繼續影響著世界各地的行業。當前的供應鏈問題促使工程師更有效地檢查制造半導體的硅晶片。即使沒有全球短缺，這也是該行業將重點關注的目標。為了幫助實現這一目標，科羅拉多大學機械工程專業的學生開發了一種改進檢測過程的設備。

機械工程系高年級學生為半導體制造公司KLA搭建了硅晶圓中心尋找改進裝置。高級設計團隊的原型使用兩個攝像頭來捕捉圓形晶圓的邊緣，加上計算機軟件來計算半徑并找到晶圓的中心。

“這很重要的原因是，KLA必須檢查這些晶圓的缺陷，當他們發現缺陷時，他們需要以高精度知道它在晶圓上的位置，”該團隊的電子工程師MartyLaRocque說。機械工程師。“他們必須在晶圓上建立一個坐標系，其中最難的部分是找到中心。”

目前，KLA正在利用邊緣周圍的十個不同圖像來檢測晶圓的中心。學生團隊設計了他們的設備，只需兩張圖像即可有效地找到中心。

“在KLA的一種檢測工具上，他們目前需要8秒來對齊一個晶圓，而我們正試圖將其縮短到2秒，”項目經理JackCarver說。“減少75%將獲得更多的吞吐量。在全球硅晶圓供應短缺的情況下，任何改進都將對他們大有裨益。”

學生的設備可能對行業產生的現實影響是該項目吸引他們的部分原因。

“這很有趣，因為KLA向我們解釋了我們原型的真正意義，”團隊中的系統工程師PremGriddalur說。“大約每兩年，半導體的尺寸就會變小，與此同時，由于需求增加，他們制造這些半導體的規模會變大。KLA很好地解釋了為什么他們的設備很重要以及我們的項目如何在整個行業的更大計劃中發揮作用。”

該團隊在3月初捕獲了晶圓中心的第一個位置。他們現在正在運行統計測試并進行測量以檢查設備的準確性。他們需要坐標在真正中心的10微米范圍內，即人類紅細胞的寬度。

由于該團隊的設備是原型，KLA的系統最終可能與學生的設計不完全一樣。然而，他們的原型和測試仍將為公司提供關鍵信息，以幫助指導有關未來設計的決策。

學生們說，這方面與現實世界的場景有關。通常，工程師的任務是使當前系統變得更好，而不是從頭開始創建新設計。

“這就是我們的原型——改進KLA的系統，”CAD工程師HankKussin-Bordo說。“我們被要求我們的設計必須與公司當前的系統配合使用，因為他們無法改變整個流程。作為工程師的挑戰是找到使系統更好的方法，同時還要具有成本效益而不是結束——使事情復雜化。”

設計、組裝和測試該設備還使學生能夠在工程和電子學的交叉領域工作——團隊一致認為這種合作是現代工程的未來。

“當我們的兩個攝像頭拍攝的圖像顯示印在晶圓上的微小圖案時，你用肉眼看不到，我們都會感到驚嘆，這就是現實生活中的工程，”Carver說.

高級設計團隊將于4月22日在2022年工程學院和應用科學工程項目博覽會上展示他們的硅晶圓中心發現改進設備。