2025/09/17Με την εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας 3nm, την αυξανόμενη ζήτηση για τσιπ τεχνητής νοημοσύνης και τις συνεχείς εξελίξεις στους επεξεργαστές για κινητά, η κατασκευή ημιαγωγών έχει εισέλθει σε μια εποχή πρωτοφανούς ακρίβειας. Σε αυτό το περιβάλλον, κρίσιμες διαδικασίες όπως η επιθεώρηση ελαττωμάτων πλακιδίων και η επιθεώρηση μάσκας EUV επιβάλλουν ολοένα και αυστηρότερες απαιτήσεις στα συστήματα απεικόνισης.
Οι κάμερες TDI (Time Delay Integration)—γνωστές για την υψηλής ταχύτητας σάρωση, την μεγάλη κάλυψη πεδίου και την απεικόνιση υψηλής ανάλυσης—έχουν γίνει απαραίτητα συστατικά του προηγμένου εξοπλισμού επιθεώρησης. Ωστόσο, η απόλυτη ακρίβειά τους εξαρτάται από έναν κρίσιμο παράγοντα: τη διόρθωση του θορύβου ανομοιομορφίας της εικόνας.
Ως κορυφαίος εγχώριοςΚάμερα TDIΗ Tucsen Photonics, πάροχος υπηρεσιών, έχει αναπτύξει ισχυρή τεχνογνωσία στη διόρθωση DSNU/PRNU, επιτρέποντας υψηλότερη αξιοπιστία στην επιθεώρηση ημιαγωγών. Αυτό το άρθρο διερευνά τις αρχές, την εξέλιξη και τις εφαρμογές της διόρθωσης DSNU/PRNU, καθώς και γιατί παίζει καθοριστικό ρόλο στην επιθεώρηση προηγμένων διεργασιών.
Κατανόηση του DSNU και του PRNU
Θεωρητικά, κάθε pixel σε έναν αισθητήρα εικόνας θα πρέπει να αποκρίνεται με τον ίδιο τρόπο υπό τις ίδιες συνθήκες, είτε στο σκοτάδι είτε υπό φωτισμό. Στην πράξη, μικρές διακυμάνσεις στην κατασκευή, ασυνέπειες υλικών και ατέλειες κυκλωμάτων ανάγνωσης προκαλούν διαφορές μεταξύ pixel, με αποτέλεσμα τον θόρυβο σταθερού μοτίβου (FPN).
DSNU (Μη Ομοιομορφία Σκοτεινού Σήματος)
● Το DSNU εμφανίζεται όταν τα pixel παράγουν διαφορετικά επίπεδα σκοτεινού ρεύματος σε απόλυτο σκοτάδι, με αποτέλεσμα φωτεινές ή σκοτεινές σταθερές κηλίδες, ρίγες ή κηλίδες. Γίνεται ιδιαίτερα αισθητό κατά τη διάρκεια μεγάλων εκθέσεων ή απεικόνισης σε χαμηλό φωτισμό.
Σχήμα 1-1:Μία από τις πιο τυπικές εκδηλώσεις του DSNU, που δείχνει ξεκάθαρα τα χαρακτηριστικά της ανομοιογένειας του σκοτεινού σήματος των pixel.
PRNU (Μη Ομοιομορφία Φωτογραφικής Απόκρισης)
● Το PRNU αναφέρεται σε διακυμάνσεις από pixel σε pixel στην απόδοση της φωτοηλεκτρικής μετατροπής υπό ομοιόμορφο φωτισμό. Οι αιτίες περιλαμβάνουν την κακή ευθυγράμμιση των μικροφακών, τις διαφορές μεγέθους διόδων και την ανομοιομορφία προσμίξεων. Το PRNU συνήθως εκδηλώνεται ως υφή φωτεινότητας, ζώνες ή μοτίβα που μοιάζουν με πλέγμα.
Σχήμα 1-2:Μία από τις πιο τυπικές εκδηλώσεις του PRNU, που δείχνει ξεκάθαρα τα χαρακτηριστικά της ανομοιομορφίας της φωτοαπόκρισης των pixel.
Πώς λειτουργεί η διόρθωση DSNU/PRNU
Στόχος της διόρθωσης DSNU/PRNU είναι η καταστολή της ατομικότητας των pixel, κάνοντας όλα τα pixel να συμπεριφέρονται σαν να ήταν ιδανικά. Μετά τη διόρθωση, το φόντο της εικόνας προσεγγίζει το ομοιόμορφο γκρι, επιτρέποντας υψηλότερη ακρίβεια μέτρησης και αξιοπιστία δεδομένων.
Οι συνήθεις προσεγγίσεις περιλαμβάνουν:
1. Στατική διόρθωση
Χρήση δεδομένων βαθμονόμησης σκοτεινού και επίπεδου πεδίου για την αντιστάθμιση των εγγενών διαφορών στα pixel. Αυτή η μέθοδος είναι απλή αλλά ευαίσθητη στη μετατόπιση της θερμοκρασίας, τη γήρανση της συσκευής και την παραλλαγή της πηγής φωτός.
2. Διόρθωση ψύξης και ελέγχου θερμοκρασίας
Χρήση θερμοηλεκτρικής ψύξης (TEC) για την καταστολή του σκοτεινού ρεύματος και του DSNU, σε συνδυασμό με προφίλ βαθμονόμησης πολλαπλών θερμοκρασιών. Αυτό σταθεροποιεί την ομοιομορφία του υποβάθρου και εξασφαλίζει αξιόπιστη απόδοση σε εκτεταμένη λειτουργία.
3. Διόρθωση σε πραγματικό χρόνο με βάση την τεχνητή νοημοσύνη (αναδυόμενη τάση)
Αξιοποίηση της δειγματοληψίας FPGA/ISP με δυναμικούς αλγόριθμους που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη για την προσαρμογή των συντελεστών διόρθωσης σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η προσέγγιση προσαρμόζεται στις διακυμάνσεις του φωτός, την απόκλιση της θερμοκρασίας και τη γήρανση των pixel, καθιστώντας την κατάλληλη για μελλοντικά συστήματα επιθεώρησης υψηλής απόδοσης.
Σχήμα 2:Σύγκριση των αποτελεσμάτων διόρθωσης DSNU/PRNU πριν και μετά. Μετά τη διόρθωση, το φόντο της εικόνας είναι εξαιρετικά ομοιόμορφο.
Τάσεις τεχνολογίας
Καθώς οι προηγμένες διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών συνεχίζουν να εξελίσσονται και η ζήτηση για τσιπ αιχμής που καθοδηγούνται από εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης συνεχίζει να αυξάνεται, η βιομηχανία θέτει υψηλότερες προσδοκίες στην ακρίβεια των επιθεωρήσεων. Οι τεχνολογίες βαθμονόμησης υφίστανται επίσης μια μετατόπιση: απομακρύνονται από την παραδοσιακή «προσαρμογή μετά την ολοκλήρωση» και την «καταστολή διεργασιών» προς μια πιο έξυπνη βαθμονόμηση σε πραγματικό χρόνο.
Προκλήσεις στην Επιθεώρηση Ημιαγωγών
Για προηγμένες διεργασίες ημιαγωγών, η ομοιομορφία υποβάθρου καθορίζει άμεσα την ανιχνευσιμότητα ελαττωμάτων χαμηλής αντίθεσης.
● Επιθεώρηση φωτεινού πεδίου (ελαττώματα χαμηλής αντίθεσης)
Πολλά ελαττώματα στην επιφάνεια των πλακιδίων - όπως νανοσωματίδια, λιθογραφικά υπολείμματα και μικρογρατζουνιές - διαφέρουν από το φόντο μόλις κατά 1-3%. Εάν τα επίπεδα PRNU βρίσκονται στο ίδιο εύρος, τα σήματα ελαττωμάτων μπορούν να θαφτούν μέσα στον θόρυβο υποβάθρου, οδηγώντας σε χαμένες ανιχνεύσεις.
Σχήμα 3-1:Παράδειγμα εικόνας επιθεώρησης ημιαγωγών σε λειτουργία φωτεινού πεδίου DIC
● Επιθεώρηση σε σκοτεινό πεδίο ή σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού (Εξαιρετικά αδύναμα σήματα)
Οι μέθοδοι σκοτεινού πεδίου βασίζονται σε ασθενή σκεδασμένα σήματα που μπορεί να είναι τάξεις μεγέθους κάτω από το φόντο. Το DSNU μπορεί να παράγει ψευδώς φωτεινά μοτίβα σε σκοτεινές περιοχές, τα οποία εύκολα ταξινομούνται λανθασμένα ως ελαττώματα. Στις δοκιμές φωτοφωταύγειας (PL) ή ηλεκτροφωταύγειας (EL), όπου τα σήματα μπορεί να αποτελούνται μόνο από δεκάδες ηλεκτρόνια, ακόμη και μικρά υπολείμματα DSNU μπορούν να αποκρύψουν τα πραγματικά ελαττώματα.
Σχήμα 3-2:Αντιπροσωπευτική εικόνα σκοτεινού πεδίου για την επιθεώρηση ελαττωμάτων σε ημιαγωγούς
● Επιθεώρηση Πολλαπλών Τρόπων (Σύνθετες Συνθήκες)
Τα προηγμένα συστήματα συχνά συνδυάζουν πολλαπλά μήκη κύματος, γωνίες και ρυθμούς γραμμής. Ωστόσο, τα χαρακτηριστικά DSNU και PRNU ποικίλλουν μεταξύ αυτών των λειτουργιών. Εάν οι διορθώσεις δεν μπορούν να προσαρμοστούν δυναμικά, η ακρίβεια ανίχνευσης μειώνεται σημαντικά σε ορισμένες διαμορφώσεις.
Σχήμα 3-3:Σχηματική απεικόνιση σημείων πόνου σε ένα σύστημα ημιαγωγών πολλαπλών συνθηκών
Προηγμένη τεχνολογία διόρθωσης DSNU/PRNU της Tucsen
Για την αντιμετώπιση αυτών των προβληματικών σημείων, οι κάμερες Tucsen TDI χρησιμοποιούν ένα πλήρες σύστημα καταστολής DSNU/PRNU, που συνδυάζει ψύξη, έλεγχο θερμοκρασίας και βαθμονόμηση υψηλής ακρίβειας. Αυτό εξασφαλίζει σταθερό έλεγχο υψηλής ακρίβειας ακόμη και σε μεγάλους χρόνους λειτουργίας, μεταβλητές λειτουργίες και συνθήκες χαμηλού φωτισμού.
1. Ψύξη υψηλής απόδοσης και έλεγχος θερμοκρασίας
● Οι προηγμένες μονάδες TEC μειώνουν σημαντικά το σκοτεινό ρεύμα και τη γραμμή βάσης DSNU.
● Η ακριβής θερμική διαχείριση διατηρεί τη σταθερότητα της θερμοκρασίας εντός ±0,5 °C, αποτρέποντας την απόκλιση βαθμονόμησης κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας λειτουργίας.
Σχήμα 4-1:Σύγκριση της ομοιομορφίας φόντου πριν και μετά την ψύξη για την κάμερα TDI του Tucsen
2. Βαθμονόμηση υψηλής ακρίβειας
● Αποθηκεύει και εναλλάσσει εκατοντάδες προφίλ βαθμονόμησης για προσαρμογή σε λειτουργίες πολλαπλών μηκών κύματος, πολλαπλών γωνιών και πολλαπλών συχνοτήτων.
● Για παράδειγμα, τοΚάμερα Gemini 8K TDI scmosΕπιτυγχάνει PRNU μόλις 0,124% και DSNU (10-bit) σε μόλις 5,8 e⁻, επαρκές για την επίλυση ελαττωμάτων με αντίθεση <1%.
Σχήμα 4-2:Διεπαφή χρήστη για διόρθωση PRNU/DSNU στο λογισμικό κάμερας TDI της Tucsen
Προοπτικές: Από βοηθητική σε βασική τεχνολογία
Καθώς η κατασκευή ημιαγωγών προχωρά, η διόρθωση DSNU/PRNU έχει εξελιχθεί από ένα υποστηρικτικό χαρακτηριστικό σε έναν βασικό παράγοντα για την ακρίβεια της επιθεώρησης.
Η Tucsen Photonics συνεχίζει να επενδύει σε τεχνολογίες διόρθωσης επόμενης γενιάς, εστιάζοντας στην υψηλότερη ακρίβεια, την έξυπνη προσαρμογή και την ευρύτερη κάλυψη εφαρμογών. Αυτή η δέσμευση υποστηρίζει τόσο την εγχώρια αυτονομία όσο και την παγκόσμια ανταγωνιστικότητα στην κατασκευή ημιαγωγών.
Με την αυξανόμενη ζήτηση για Τεχνητή Νοημοσύνη, Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) και αυτόνομη οδήγηση, οι απαιτήσεις ακρίβειας επιθεώρησης θα αυξηθούν περαιτέρω. Οι εταιρείες που κατέχουν βασικές τεχνολογίες διόρθωσης θα έχουν το πλεονέκτημα στην προώθηση της προόδου σε ολόκληρη τη βιομηχανία ημιαγωγών.
Επικοινωνήστε μαζί μας
Για λεπτομερείς προδιαγραφές, περιπτώσεις εφαρμογής ή εξατομικευμένες λύσεις για τις κάμερες TDI της Tucsen, επικοινωνήστε με την τεχνική μας ομάδα. Παρέχουμε πλήρη υποστήριξη, από το σχεδιασμό της λύσης έως την ενσωμάτωση της γραμμής παραγωγής.
Θέλετε να μάθετε περισσότερα; Ρίξτε μια ματιά σε σχετικά άρθρα:
Κάμερες TDI 101: Τι είναι και πώς λειτουργούν
Γιατί η τεχνολογία καμερών TDI κερδίζει έδαφος στη βιομηχανική απεικόνιση
Tucsen Photonics Co., Ltd. Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. Κατά την αναφορά, παρακαλούμε να αναφέρετε την πηγή:www.tucsen.com
