17. 9. 2025S komercializací 3nm technologie, rostoucí poptávkou po čipech umělé inteligence a neustálým pokrokem v oblasti mobilních procesorů vstoupila výroba polovodičů do éry bezprecedentní přesnosti. V tomto prostředí kladou kritické procesy, jako je kontrola defektů waferů a kontrola EUV masky, stále přísnější požadavky na zobrazovací systémy.
Kamery s integrací časového zpoždění (TDI) – známé pro vysokorychlostní skenování, pokrytí velkého pole a zobrazování s vysokým rozlišením – se staly nezbytnou součástí pokročilého inspekčního zařízení. Jejich maximální přesnost však závisí na jednom kritickém faktoru: korekci šumu nerovnoměrnosti obrazu.
Jako přední domácíTDI kameraSpolečnost Tucsen Photonics, poskytovatel služeb, si vybudovala rozsáhlé odborné znalosti v oblasti korekce DSNU/PRNU, což umožňuje vyšší spolehlivost při kontrole polovodičů. Tento článek zkoumá principy, vývoj a aplikace korekce DSNU/PRNU a proč hraje rozhodující roli v pokročilé kontrole procesů.
Porozumění DSNU a PRNU
Teoreticky by měl každý pixel v obrazovém snímači reagovat stejně za stejných podmínek, ať už ve tmě nebo na světle. V praxi drobné odchylky ve výrobě, nekonzistence materiálů a nedokonalosti čtecích obvodů způsobují rozdíly mezi pixely, což má za následek šum s pevným vzorem (FPN).
DSNU (nejednotnost tmavého signálu)
● K DSNU dochází, když pixely generují různé úrovně tmavého proudu v naprosté tmě, což vede ke vzniku světlých nebo tmavých fixních skvrn, pruhů nebo skvrn. Obzvláště patrné je to při dlouhých expozicích nebo při snímání za slabého osvětlení.
Obrázek 1-1:Jeden z nejtypičtějších projevů DSNU, jasně ukazující charakteristiky nehomogenity tmavého signálu pixelů.
PRNU (nejednotnost odezvy fotografie)
● PRNU označuje odchylky účinnosti fotoelektrické konverze mezi pixely za rovnoměrného osvětlení. Mezi příčiny patří nesprávné zarovnání mikročoček, rozdíly ve velikosti diod a nerovnoměrnost dopování. PRNU se obvykle projevuje jako textura jasu, pruhování nebo mřížkové vzory.
Obrázek 1-2:Jeden z nejtypičtějších projevů PRNU, jasně ukazující charakteristiky nerovnoměrnosti fotoodezvy pixelů.
Jak funguje korekce DSNU/PRNU
Cílem korekce DSNU/PRNU je potlačit individualitu pixelů, aby se všechny pixely chovaly, jako by byly ideální. Po korekci se pozadí obrazu blíží jednotné šedé barvě, což umožňuje vyšší přesnost měření a spolehlivost dat.
Mezi běžné přístupy patří:
1. Statická korekce
Použití kalibračních dat tmavého a plochého pole pro kompenzaci inherentních rozdílů v pixelech. Tato metoda je přímočará, ale citlivá na teplotní drift, stárnutí zařízení a změny světelného zdroje.
2. Korekce chlazení a regulace teploty
Použití termoelektrického chlazení (TEC) k potlačení temného proudu a DSNU v kombinaci s kalibračními profily pro více teplot. To stabilizuje uniformitu pozadí a zajišťuje spolehlivý výkon i při delším provozu.
3. Korekce v reálném čase založená na umělé inteligenci (vznikající trend)
Využití vzorkování FPGA/ISP s dynamickými algoritmy řízenými umělou inteligencí k úpravě korekčních koeficientů v reálném čase. Tento přístup se přizpůsobuje kolísání světla, teplotnímu driftu a stárnutí pixelů, díky čemuž je vhodný pro budoucí vysoce výkonné inspekční systémy.
Obrázek 2:Porovnání výsledků korekce DSNU/PRNU před a po korekci. Po korekci je pozadí obrazu velmi jednotné.
Technologické trendy
S neustálým vývojem pokročilých procesů výroby polovodičů a rostoucí poptávkou po špičkových čipech poháněných aplikacemi umělé inteligence klade průmysl vyšší nároky na přesnost kontroly. Kalibrační technologie také procházejí změnou: odklon od tradičních „úprav po dokončení“ a „potlačení procesu“ směrem k inteligentnější kalibraci v reálném čase.
Výzvy v kontrole polovodičů
U pokročilých polovodičových procesů rovnoměrnost pozadí přímo určuje detekovatelnost defektů s nízkým kontrastem.
● Inspekce ve světlém poli (vady s nízkým kontrastem)
Mnoho povrchových defektů destiček – jako jsou nanočástice, litografické zbytky a mikroškrábance – se liší od pozadí o pouhé 1–3 %. Pokud jsou úrovně PRNU ve stejném rozsahu, signály defektů mohou být skryty v šumu pozadí, což vede k přehlédnutí detekce.
Obrázek 3-1:Příklad obrazu z inspekce polovodičů v režimu DIC Brightfield
● Inspekce v tmavém poli nebo za slabého osvětlení (extrémně slabé signály)
Metody tmavého pole se spoléhají na slabé rozptýlené signály, které mohou být řádově pod pozadím. DSNU může v tmavých oblastech vytvářet falešně jasné vzory, které lze snadno mylně klasifikovat jako defekty. Při testování fotoluminiscencí (PL) nebo elektroluminiscencí (EL), kde signály mohou být pouze desítky elektronů, mohou i malé zbytky DSNU zakrýt skutečné defekty.
Obrázek 3-2:Reprezentativní snímek v temném poli pro kontrolu defektů v polovodičích
● Vícerežimová inspekce (složité podmínky)
Pokročilé systémy často kombinují více vlnových délek, úhlů a rychlostí čárování. Charakteristiky DSNU a PRNU se však v těchto režimech liší. Pokud se korekce nemohou dynamicky přizpůsobit, přesnost detekce v určitých konfiguracích výrazně klesá.
Obrázek 3-3:Schematické znázornění bodů bolesti v polovodičovém systému s více podmínkami
Pokročilá korekční technologie DSNU/PRNU od společnosti Tucsen
Pro řešení těchto problémových bodů využívají kamery Tucsen TDI kompletní systém potlačení rušení DSNU/PRNU, který kombinuje chlazení, regulaci teploty a vysoce přesnou kalibraci. To zajišťuje stabilní a vysoce přesnou kontrolu i při dlouhých provozních dobách, proměnlivých režimech a za slabého osvětlení.
1. Vysoce výkonné chlazení a regulace teploty
● Pokročilé moduly TEC výrazně snižují temný proud a základní linii DSNU.
● Přesné řízení teploty udržuje teplotní stabilitu v rozmezí ±0,5 °C, čímž zabraňuje kalibračnímu driftu během dlouhodobého provozu.
Obrázek 4-1:Porovnání uniformity pozadí před a po ochlazení pro Tucsenovu TDI kameru
2. Vysoce přesná kalibrace
● Ukládá a přepíná mezi stovkami kalibračních profilů pro přizpůsobení režimům s více vlnovými délkami, více úhly a více frekvencemi.
● NapříkladSCMOS kamera Gemini 8K TDIdosahuje PRNU pouhých 0,124 % a DSNU (10 bitů) pouhých 5,8 e⁻, což stačí k vyřešení defektů s kontrastem <1 %.
Obrázek 4-2:Uživatelské rozhraní pro korekci PRNU/DSNU v softwaru Tucsen TDI Camera Software
Výhled: Od pomocné k klíčové technologii
S pokrokem ve výrobě polovodičů se korekce DSNU/PRNU vyvinula z podpůrné funkce v klíčový faktor umožňující přesnost kontroly.
Společnost Tucsen Photonics nadále investuje do korekčních technologií nové generace se zaměřením na vyšší přesnost, inteligentní adaptaci a širší pokrytí aplikací. Tento závazek podporuje jak domácí soběstačnost, tak globální konkurenceschopnost ve výrobě polovodičů.
S rostoucí poptávkou po umělé inteligenci, internetu věcí a autonomním řízení se požadavky na přesnost kontrol budou dále zvyšovat. Společnosti, které zvládnou základní korekční technologie, budou mít výhodu v prosazování pokroku v celém polovodičovém průmyslu.
Kontaktujte nás
Pro podrobné specifikace, případové studie nebo řešení na míru pro TDI kamery Tucsen kontaktujte náš technický tým. Poskytujeme plnou podporu od návrhu řešení až po integraci do výrobní linky.
Chcete se dozvědět více? Podívejte se na související články:
TDI kamery 101: Co jsou a jak fungují
Proč se technologie TDI kamer prosazuje v průmyslovém zobrazování
Tucsen Photonics Co., Ltd. Všechna práva vyhrazena. Při citaci prosím uveďte zdroj:www.tucsen.com
