机械工程专业的学生旨在提高硅晶片检测的效率

半导体——智能手机、笔记本电脑、汽车甚至洗衣机等产品所依赖的计算机芯片——的短缺继续影响着世界各地的行业。当前的供应链问题促使工程师更有效地检查制造半导体的硅晶片。即使没有全球短缺，这也是该行业将重点关注的目标。为了帮助实现这一目标，科罗拉多大学机械工程专业的学生开发了一种改进检测过程的设备。

机械工程系高年级学生为半导体制造公司KLA搭建了硅晶圆中心寻找改进装置。高级设计团队的原型使用两个摄像头来捕捉圆形晶圆的边缘，加上计算机软件来计算半径并找到晶圆的中心。

“这很重要的原因是，KLA必须检查这些晶圆的缺陷，当他们发现缺陷时，他们需要以高精度知道它在晶圆上的位置，”该团队的电子工程师MartyLaRocque说。机械工程师。“他们必须在晶圆上建立一个坐标系，其中最难的部分是找到中心。”

目前，KLA正在利用边缘周围的十个不同图像来检测晶圆的中心。学生团队设计了他们的设备，只需两张图像即可有效地找到中心。

“在KLA的一种检测工具上，他们目前需要8秒来对齐一个晶圆，而我们正试图将其缩短到2秒，”项目经理JackCarver说。“减少75%将获得更多的吞吐量。在全球硅晶圆供应短缺的情况下，任何改进都将对他们大有裨益。”

学生的设备可能对行业产生的现实影响是该项目吸引他们的部分原因。

“这很有趣，因为KLA向我们解释了我们原型的真正意义，”团队中的系统工程师PremGriddalur说。“大约每两年，半导体的尺寸就会变小，与此同时，由于需求增加，他们制造这些半导体的规模会变大。KLA很好地解释了为什么他们的设备很重要以及我们的项目如何在整个行业的更大计划中发挥作用。”

该团队在3月初捕获了晶圆中心的第一个位置。他们现在正在运行统计测试并进行测量以检查设备的准确性。他们需要坐标在真正中心的10微米范围内，即人类红细胞的宽度。

由于该团队的设备是原型，KLA的系统最终可能与学生的设计不完全一样。然而，他们的原型和测试仍将为公司提供关键信息，以帮助指导有关未来设计的决策。

学生们说，这方面与现实世界的场景有关。通常，工程师的任务是使当前系统变得更好，而不是从头开始创建新设计。

“这就是我们的原型——改进KLA的系统，”CAD工程师HankKussin-Bordo说。“我们被要求我们的设计必须与公司当前的系统配合使用，因为他们无法改变整个流程。作为工程师的挑战是找到使系统更好的方法，同时还要具有成本效益而不是结束——使事情复杂化。”

设计、组装和测试该设备还使学生能够在工程和电子学的交叉领域工作——团队一致认为这种合作是现代工程的未来。

“当我们的两个摄像头拍摄的图像显示印在晶圆上的微小图案时，你用肉眼看不到，我们都会感到惊叹，这就是现实生活中的工程，”Carver说.

高级设计团队将于4月22日在2022年工程学院和应用科学工程项目博览会上展示他们的硅晶圆中心发现改进设备。