17.9.20253 nm:n teknologian kaupallistamisen, tekoälysirujen kysynnän kasvun ja mobiiliprosessorien jatkuvan kehityksen myötä puolijohdevalmistus on siirtynyt ennennäkemättömän tarkkuuden aikakauteen. Tässä ympäristössä kriittiset prosessit, kuten kiekkovikatarkastus ja EUV-maskitarkastus, asettavat yhä tiukempia vaatimuksia kuvantamisjärjestelmille.
Aikaviiveintegraatiokameroista (TDI) – jotka tunnetaan nopeasta skannauksesta, laajasta kenttäpeitosta ja korkearesoluutioisesta kuvantamisesta – on tullut olennainen osa edistyneitä tarkastuslaitteita. Niiden lopullinen tarkkuus riippuu kuitenkin yhdestä kriittisestä tekijästä: kuvan epätasaisuuskohinan korjaamisesta.
Johtavana kotimaisenaTDI-kameraTucsen Photonics on palveluntarjoaja, jolla on vahva asiantuntemus DSNU/PRNU-korjauksesta, mikä mahdollistaa paremman luotettavuuden puolijohdetarkastuksessa. Tässä artikkelissa tarkastellaan DSNU/PRNU-korjauksen periaatteita, kehitystä ja sovelluksia sekä sitä, miksi sillä on ratkaiseva rooli edistyneessä prosessitarkastuksessa.
DSNU:n ja PRNU:n ymmärtäminen
Teoriassa jokaisen kuvasensorin pikselin tulisi reagoida samalla tavalla samoissa olosuhteissa, olipa kyseessä sitten pimeys tai valaistus. Käytännössä pienet valmistusvaihtelut, materiaalien epäjohdonmukaisuudet ja lukupiirien epätäydellisyydet aiheuttavat pikselien välisiä eroja, mikä johtaa kiinteäkuvioiseen kohinaan (FPN).
DSNU (pimeän signaalin epätasaisuus)
● Tummasähköinen numeerinen väri (DSNU) syntyy, kun pikselit tuottavat täydellisessä pimeydessä eriasteisia tummavirtoja, mikä johtaa kirkkaisiin tai tummiin kiinteisiin pisteisiin, raitoihin tai laikkuihin. Se tulee erityisen havaittavaksi pitkien valotusaikojen tai hämäräkuvauksen aikana.
Kuva 1-1:Yksi tyypillisimmistä DSNU:n ilmentymistä, joka osoittaa selvästi pikselin tumman signaalin epähomogeenisuuden ominaisuudet.
PRNU (valokuvan vasteen epätasaisuus)
● PRNU viittaa pikselien välisiin vaihteluihin valoelektrisen muunnoksen hyötysuhteessa tasaisessa valaistuksessa. Syitä ovat mikrolinssien virheellinen kohdistus, diodien kokoerot ja dopingin epätasaisuus. PRNU ilmenee tyypillisesti kirkkaustekstuurina, juovina tai ruudukkomaisina kuvioina.
Kuva 1-2:Yksi PRNU:n tyypillisimmistä ilmenemismuodoista, joka osoittaa selvästi pikselien valovasteen epätasaisuuden ominaisuudet.
Miten DSNU/PRNU-korjaus toimii
DSNU/PRNU-korjauksen tavoitteena on vähentää pikselien yksilöllisyyttä ja saada kaikki pikselit käyttäytymään ikään kuin ne olisivat ihanteellisia. Korjauksen jälkeen kuvien taustat lähestyvät tasaista harmaata, mikä mahdollistaa paremman mittaustarkkuuden ja datan luotettavuuden.
Yleisiä lähestymistapoja ovat:
1. Staattinen korjaus
Tummakenttä- ja tasokenttäkalibrointitietojen käyttö pikselien luontaisten erojen kompensoimiseksi. Tämä menetelmä on yksinkertainen, mutta herkkä lämpötilan vaihtelulle, laitteen ikääntymiselle ja valonlähteen vaihtelulle.
2. Jäähdytyksen ja lämpötilan säädön korjaus
Termoelektrisen jäähdytyksen (TEC) käyttö pimeävirran ja DSNU:n estämiseksi yhdistettynä monilämpötilakalibrointiprofiileihin. Tämä vakauttaa taustan tasaisuuden ja varmistaa luotettavan suorituskyvyn pitkäaikaisessa käytössä.
3. Tekoälyyn perustuva reaaliaikainen korjaus (nouseva trendi)
FPGA/ISP-näytteenoton hyödyntäminen tekoälypohjaisilla dynaamisilla algoritmeilla korjauskertoimien säätämiseksi reaaliajassa. Tämä lähestymistapa mukautuu valonvaihteluihin, lämpötilan vaihteluun ja pikselien ikääntymiseen, mikä tekee siitä sopivan tulevaisuuden suuren läpimenon tarkastusjärjestelmiin.
Kuva 2:DSNU/PRNU-korjauksen tulosten vertailu ennen ja jälkeen. Korjauksen jälkeen kuvan tausta on erittäin tasainen.
Teknologiatrendit
Koska edistyneet puolijohteiden valmistusprosessit kehittyvät jatkuvasti ja tekoälysovellusten ohjaamien huippuluokan sirujen kysyntä kasvaa jatkuvasti, teollisuus asettaa tarkastustarkkuudelle korkeampia odotuksia. Myös kalibrointiteknologiat ovat siirtymässä pois perinteisestä "säätö valmistumisen jälkeen" ja "prosessin estäminen" -menetelmistä kohti älykkäämpää, reaaliaikaista kalibrointia.
Puolijohteiden tarkastuksen haasteet
Edistyneissä puolijohdeprosesseissa taustan tasaisuus määrää suoraan matalakontrastisten vikojen havaittavuuden.
● Kirkkaan kentän tarkastus (alhaisen kontrastin viat)
Monet kiekkojen pintavirheet – kuten nanopartikkelit, litografiset jäämät ja mikronaarmut – eroavat taustasta vain 1–3 %. Jos PRNU-tasot ovat samalla alueella, vikasignaalit voivat hautautua taustamelun sisään, mikä johtaa havaitsematta jääneisiin arvoihin.
Kuva 3-1:Esimerkki puolijohdetarkastuskuvasta DIC:n kirkaskenttätilassa
● Pimeäkenttä- tai hämärätarkastus (erittäin heikot signaalit)
Pimeäkenttämenetelmät perustuvat heikkoihin sironneisiin signaaleihin, jotka voivat olla suuruusluokkaa taustaa heikompia. DSNU voi tuottaa vääriä kirkkaita kuvioita tummilla alueilla, jotka voidaan helposti luokitella virheiksi. Fotoluminesenssi- (PL) tai elektroluminesenssi- (EL) testauksessa, jossa signaalit voivat olla vain kymmeniä elektroneja, jopa pienet DSNU-jäännökset voivat peittää todellisia virheitä.
Kuva 3-2:Edustava pimeäkenttäkuva puolijohteiden vikatarkastuksesta
● Monitilatarkastus (monimutkaiset olosuhteet)
Kehittyneet järjestelmät yhdistävät usein useita aallonpituuksia, kulmia ja viivanopeuksia. DSNU- ja PRNU-ominaisuudet kuitenkin vaihtelevat näiden moodien välillä. Jos korjaukset eivät pysty mukautumaan dynaamisesti, tunnistustarkkuus laskee merkittävästi tietyissä kokoonpanoissa.
Kuva 3-3:Kaaviomainen kuva kipupisteistä moniehtoisessa puolijohdejärjestelmässä
Tucsenin edistynyt DSNU/PRNU-korjaustekniikka
Näiden kipukohtien ratkaisemiseksi Tucsen TDI -kamerat käyttävät täydellistä DSNU/PRNU-häiriönvaimennusjärjestelmää, joka yhdistää jäähdytyksen, lämpötilan säädön ja tarkan kalibroinnin. Tämä varmistaa vakaan ja tarkan tarkastuksen myös pitkillä käyttöajoilla, vaihtelevilla tiloissa ja hämärässä.
1. Tehokas jäähdytys ja lämpötilan säätö
● Edistykselliset TEC-moduulit vähentävät huomattavasti pimeävirtaa ja DSNU-perusviivaa.
● Tarkka lämmönhallinta pitää lämpötilan vakaana ±0,5 °C:n tarkkuudella estäen kalibroinnin ajautumisen pitkäaikaisen käytön aikana.
Kuva 4-1:Taustan tasaisuuden vertailu ennen jäähdytystä ja sen jälkeen Tucsenin TDI-kameralla
2. Tarkka kalibrointi
● Tallentaa ja vaihtaa satojen kalibrointiprofiilien välillä mukautuakseen moniaallonpituus-, monikulma- ja monitaajuustiloihin.
● EsimerkiksiGemini 8K TDI SCMOs -kamerasaavuttaa PRNU:n jopa 0,124 %:ssa ja DSNU:n (10-bittinen) vain 5,8 e⁻:ssa, mikä riittää korjaamaan virheet alle 1 %:n kontrastilla.
Kuva 4-2:Käyttöliittymä PRNU/DSNU-korjaukselle Tucsenin TDI-kameraohjelmistossa
Näkymät: Aputeknologiasta ydinteknologiaksi
Puolijohdevalmistuksen kehittyessä DSNU/PRNU-korjaus on kehittynyt tukevasta ominaisuudesta tarkastustarkkuuden keskeiseksi mahdollistajaksi.
Tucsen Photonics jatkaa investointeja seuraavan sukupolven korjausteknologioihin keskittyen suurempaan tarkkuuteen, älykkääseen sopeutumiseen ja laajempaan sovellusalueeseen. Tämä sitoutuminen tukee sekä kotimaista omavaraisuutta että globaalia kilpailukykyä puolijohdevalmistuksessa.
Tekoälyn, esineiden internetin ja autonomisen ajamisen kysynnän kasvaessa tarkastustarkkuusvaatimukset vain kasvavat entisestään. Yrityksillä, jotka hallitsevat perustavanlaatuiset korjaustekniikat, on etulyöntiasema puolijohdeteollisuuden kehityksen edistämisessä.
Ota yhteyttä
Saat lisätietoja Tucsenin TDI-kameroiden yksityiskohtaisista spesifikaatioista, sovellustapauksista tai räätälöidyistä ratkaisuista ottamalla yhteyttä tekniseen tiimiimme. Tarjoamme täyden tuen ratkaisusuunnittelusta tuotantolinjaintegraatioon.
Haluatko oppia lisää? Tutustu aiheeseen liittyviin artikkeleihin:
TDI-kamerat 101: Mitä ne ovat ja miten ne toimivat
Miksi TDI-kamerateknologia on valtaamassa alaa teollisessa kuvantamisessa
Tucsen Photonics Co., Ltd. Kaikki oikeudet pidätetään. Mainitse lähde lainatessasi:www.tucsen.com
