半導(dǎo)體制造的核心，在于精準(zhǔn)與效率的雙重博弈。對(duì)許多制造商而言，尤其在面對(duì)非傳統(tǒng)材料及復(fù)雜制造條件時(shí)，如何維持高產(chǎn)量成為一道難以逾越的技術(shù)門檻。

海德堡儀器的一家半導(dǎo)體制造客戶就曾深陷此類困境——因材料表面翹曲和傳統(tǒng)光刻方法的局限，其產(chǎn)量長(zhǎng)期停滯于66%，大量原材料報(bào)廢，利潤(rùn)空間持續(xù)承壓。為了扭轉(zhuǎn)這一局面，海德堡儀器攜手康耐視，通過整合VisionPro視覺軟件，系統(tǒng)性重構(gòu)了制造流程。

客戶

海德堡儀器

海德堡儀器總部位于德國(guó)，專注于尖端的微米和納米加工系統(tǒng)，為納米和微細(xì)加工以及表面分析等應(yīng)用提供先進(jìn)的制造解決方案和互補(bǔ)的產(chǎn)品及服務(wù)。

挑戰(zhàn)

低收益率與高廢料成本

壓縮制造利潤(rùn)空間

基于掩模的光刻法是半導(dǎo)體生產(chǎn)的常用方法，尤其適用于硅等平坦的晶圓材料。而海德堡儀器的客戶計(jì)劃使用非硅材料進(jìn)行生產(chǎn)制造，非硅材料的表面翹曲和高度變化易導(dǎo)致基底上的區(qū)域在基于掩模的系統(tǒng)上失焦，原有的基于掩模的光刻系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)理想的圖案對(duì)位精度，導(dǎo)致：

·每片晶圓中僅有約66%的芯片符合封裝要求；

·制程廢料率高，材料浪費(fèi)嚴(yán)重；

·整體設(shè)備效率（OEE）不達(dá)預(yù)期，拉低產(chǎn)線回報(bào)率。

解決方案

集成VisionPro的無掩膜光刻系統(tǒng)

海德堡儀器為其客戶部署的MLA 300無掩膜光刻設(shè)備，通過集成康耐視VisionPro軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶圓上微米級(jí)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的高精度識(shí)別與圖案校準(zhǔn)。

在VisionPro的模式匹配工具支持下，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定識(shí)別對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置，即使面對(duì)高度變化、翹曲或熱應(yīng)力導(dǎo)致的畸變表面，也能動(dòng)態(tài)調(diào)整光刻圖案，實(shí)現(xiàn)層層精準(zhǔn)疊加。同時(shí)，系統(tǒng)中的“擬合質(zhì)量”算法依據(jù)康耐視識(shí)別結(jié)果自動(dòng)判斷基底對(duì)位情況，預(yù)警潛在缺陷，從源頭控制不良率。

更重要的是，VisionPro提供的可拓展圖像工具包，使海德堡儀器能夠快速響應(yīng)客戶不同材料、不同圖案的對(duì)準(zhǔn)需求，無需從頭開發(fā)軟件，大幅縮短項(xiàng)目交付周期。

效果

產(chǎn)量從66%躍升至95%

制造效率全面提升

集成VisionPro的無掩膜光刻系統(tǒng)在投產(chǎn)后，展示了在處理復(fù)雜基底材料和多層電路對(duì)位時(shí)更高的穩(wěn)健性與精度。在保障關(guān)鍵對(duì)位精度的前提下，實(shí)現(xiàn)了如下顯著提升：

·產(chǎn)量提升至95%，報(bào)廢晶圓大幅減少；

·廢料成本顯著下降，單片晶圓利潤(rùn)提高；

·設(shè)備整體效率（OEE）優(yōu)化，單位產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)價(jià)值提升。

與康耐視的合作，不僅解決了海德堡儀器客戶當(dāng)前的制造瓶頸，也為未來更復(fù)雜、更多樣化的半導(dǎo)體生產(chǎn)需求打下基礎(chǔ)。這一案例，為整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)在面對(duì)非硅材料加工、高良率控制與多層對(duì)位挑戰(zhàn)時(shí)，提供了新的解決范式。