17/09/2025Avec la commercialisation de la technologie 3 nm, la demande croissante de puces d'IA et les progrès constants des processeurs mobiles, la fabrication de semi-conducteurs est entrée dans une ère de précision sans précédent. Dans ce contexte, les processus critiques tels que l'inspection des défauts sur plaquette et l'inspection des masques EUV imposent des exigences toujours plus strictes aux systèmes d'imagerie.
Les caméras à intégration différée (TDI), réputées pour leur balayage rapide, leur large couverture et leur imagerie haute résolution, sont devenues des composants essentiels des équipements d'inspection avancés. Cependant, leur précision optimale repose sur un facteur critique : la correction du bruit dû à l'hétérogénéité de l'image.
En tant que leader nationalCaméra TDILe fournisseur Tucsen Photonics a développé une solide expertise en correction DSNU/PRNU, permettant une fiabilité accrue lors de l'inspection des semi-conducteurs. Cet article explore les principes, l'évolution et les applications de la correction DSNU/PRNU, et explique pourquoi elle joue un rôle déterminant dans l'inspection avancée des procédés.
Comprendre les DSNU et les PRNU
En théorie, chaque pixel d'un capteur d'image devrait réagir de manière identique dans les mêmes conditions, que ce soit dans l'obscurité ou sous éclairage. En pratique, de légères variations de fabrication, des irrégularités de matériaux et des imperfections du circuit de lecture entraînent des différences entre les pixels, générant ainsi du bruit de motif fixe (FPN).
DSNU (Non-uniformité du signal sombre)
● Le phénomène DSNU se produit lorsque les pixels génèrent différents niveaux de courant d'obscurité dans l'obscurité totale, ce qui entraîne l'apparition de points, de bandes ou de taches fixes, claires ou sombres. Il est particulièrement visible lors de longues expositions ou en imagerie en faible luminosité.
Figure 1-1 :L'une des manifestations les plus typiques du DSNU, montrant clairement les caractéristiques de l'inhomogénéité du signal sombre des pixels.
PRNU (Non-uniformité de la réponse photographique)
● Le terme PRNU désigne les variations d'efficacité de conversion photoélectrique d'un pixel à l'autre sous un éclairage uniforme. Ces variations peuvent être dues à un mauvais alignement des microlentilles, à des différences de taille des diodes ou à une non-uniformité du dopage. Le PRNU se manifeste généralement par une texture de luminosité, des bandes ou des motifs en forme de grille.
Figure 1-2 :L'une des manifestations les plus typiques de la PRNU, illustrant clairement les caractéristiques de la non-uniformité de la réponse photoélectrique des pixels.
Comment fonctionne la correction DSNU/PRNU
La correction DSNU/PRNU vise à supprimer les variations individuelles entre les pixels, afin que tous les pixels se comportent comme s'ils étaient idéaux. Après correction, le fond des images tend vers un gris uniforme, ce qui permet une précision de mesure et une fiabilité des données accrues.
Les approches courantes comprennent :
1. Correction statique
On utilise des données d'étalonnage en champ sombre et en champ plat pour compenser les différences inhérentes aux pixels. Cette méthode est simple, mais sensible aux variations de température, au vieillissement du dispositif et aux variations de la source lumineuse.
2. Correction du refroidissement et du contrôle de la température
L'utilisation du refroidissement thermoélectrique (TEC) pour supprimer le courant d'obscurité et le DSNU, combinée à des profils d'étalonnage multi-températures, permet de stabiliser l'uniformité du bruit de fond et d'assurer des performances fiables sur une longue durée.
3. Correction en temps réel basée sur l'IA (tendance émergente)
L'utilisation de l'échantillonnage FPGA/ISP combinée à des algorithmes dynamiques pilotés par l'IA permet d'ajuster les coefficients de correction en temps réel. Cette approche s'adapte aux fluctuations de luminosité, aux variations de température et au vieillissement des pixels, ce qui la rend idéale pour les futurs systèmes d'inspection à haut débit.
Figure 2 :Comparaison des résultats de la correction DSNU/PRNU avant et après correction. Après correction, le fond de l'image est très uniforme.
Tendances technologiques
Face à l'évolution constante des procédés de fabrication de semi-conducteurs avancés et à la demande croissante de puces de pointe alimentée par les applications d'IA, l'industrie exige une précision d'inspection toujours plus grande. Les technologies d'étalonnage évoluent également : on passe des méthodes traditionnelles d'« ajustement après fabrication » et de « suppression des processus » à un étalonnage plus intelligent et en temps réel.
Défis liés à l'inspection des semi-conducteurs
Pour les procédés semi-conducteurs avancés, l'uniformité du fond détermine directement la détectabilité des défauts à faible contraste.
● Inspection en champ clair (défauts à faible contraste)
De nombreux défauts de surface des plaquettes, tels que les nanoparticules, les résidus de lithographie et les micro-rayures, diffèrent du bruit de fond de seulement 1 à 3 %. Si les niveaux de PRNU sont du même ordre de grandeur, les signaux de défauts peuvent être masqués par le bruit de fond, ce qui entraîne des détections manquées.
Figure 3-1 :Exemple d'image d'inspection de semi-conducteur en mode champ clair DIC
● Inspection en champ sombre ou en faible luminosité (signaux extrêmement faibles)
Les méthodes en fond noir reposent sur de faibles signaux diffusés, parfois plusieurs ordres de grandeur inférieurs au bruit de fond. L'interférence de diffusion (DSNU) peut générer des motifs brillants parasites dans les zones sombres, facilement confondus avec des défauts. Lors des tests de photoluminescence (PL) ou d'électroluminescence (EL), où les signaux peuvent ne représenter que quelques dizaines d'électrons, même de faibles résidus de DSNU peuvent masquer de véritables défauts.
Figure 3-2 :Image représentative en fond noir d'une inspection de défauts dans les semi-conducteurs
● Inspection multimodale (conditions complexes)
Les systèmes avancés combinent souvent plusieurs longueurs d'onde, angles et débits linéaires. Cependant, les caractéristiques DSNU et PRNU varient selon ces modes. Si les corrections ne peuvent s'adapter dynamiquement, la précision de détection chute considérablement dans certaines configurations.
Figure 3-3 :Illustration schématique des points critiques dans un système semi-conducteur multiconditionnel
Technologie de correction DSNU/PRNU avancée de Tucsen
Pour pallier ces problèmes, les caméras Tucsen TDI intègrent un système complet de suppression des interférences DSNU/PRNU, combinant refroidissement, contrôle de la température et étalonnage de haute précision. Ceci garantit une inspection stable et précise, même lors de longues sessions de fonctionnement, en modes variables et en conditions de faible luminosité.
1. Refroidissement haute performance et contrôle de la température
● Les modules TEC avancés réduisent considérablement le courant d'obscurité et la valeur de base DSNU.
● La gestion thermique de précision maintient la stabilité de la température à ±0,5 °C, évitant ainsi la dérive d'étalonnage lors d'un fonctionnement à long terme.
Figure 4-1 :Comparaison de l'uniformité de l'arrière-plan avant et après refroidissement pour la caméra TDI de Tucsen
2. Étalonnage de haute précision
● Stocke et bascule entre des centaines de profils d'étalonnage pour s'adapter aux modes multi-longueurs d'onde, multi-angles et multi-fréquences.
● Par exemple, leCaméra SCMOS Gemini 8K TDIatteint un PRNU aussi bas que 0,124% et un DSNU (10 bits) à seulement 5,8 e⁻, suffisant pour résoudre les défauts avec un contraste <1%.
Figure 4-2 :Interface utilisateur pour la correction PRNU/DSNU dans le logiciel de caméra TDI de Tucsen
Perspectives : De l'auxiliaire au cœur de la technologie
Avec les progrès de la fabrication des semi-conducteurs, la correction DSNU/PRNU est passée d'une fonctionnalité de soutien à un élément essentiel de la précision des inspections.
Tucsen Photonics poursuit ses investissements dans les technologies de correction de nouvelle génération, en privilégiant une précision accrue, une adaptation intelligente et un champ d'application plus étendu. Cet engagement contribue à la fois à l'autonomie nationale et à la compétitivité mondiale dans le secteur de la fabrication de semi-conducteurs.
Face à la demande croissante liée à l'IA, à l'IoT et à la conduite autonome, les exigences en matière de précision d'inspection ne feront que s'accroître. Les entreprises maîtrisant les technologies de correction fondamentales auront un avantage certain pour stimuler le progrès dans l'ensemble du secteur des semi-conducteurs.
Contactez-nous
Pour obtenir des spécifications détaillées, des exemples d'application ou des solutions personnalisées pour les caméras TDI de Tucsen, veuillez contacter notre équipe technique. Nous assurons un accompagnement complet, de la conception de la solution à son intégration en production.
Vous souhaitez en savoir plus ? Consultez les articles connexes :
Caméras TDI : présentation et fonctionnement
Pourquoi la technologie des caméras TDI gagne du terrain dans l'imagerie industrielle
Tucsen Photonics Co., Ltd. Tous droits réservés. Veuillez citer la source :www.tucsen.com
