17/09/2025עם המסחור של טכנולוגיית 3nm, הביקוש הגובר לשבבי בינה מלאכותית וההתקדמות המתמשכת במעבדים ניידים, ייצור מוליכים למחצה נכנס לעידן של דיוק חסר תקדים. בסביבה זו, תהליכים קריטיים כמו בדיקת פגמים בוופלים ובדיקת מסכות EUV מציבים דרישות מחמירות יותר ויותר על מערכות הדמיה.
מצלמות TDI (Time Delay Integration) - הידועות בסריקה במהירות גבוהה, כיסוי שדה רחב והדמיה ברזולוציה גבוהה - הפכו למרכיבים חיוניים בציוד בדיקה מתקדם. עם זאת, הדיוק הסופי שלהן תלוי בגורם קריטי אחד: תיקון רעשי אי-אחידות בתמונה.
כחברה מקומית מובילהמצלמת TDIספקית הטכנולוגיה Tucsen Photonics בנתה מומחיות חזקה בתיקון DSNU/PRNU, המאפשרת אמינות גבוהה יותר בבדיקת מוליכים למחצה. מאמר זה בוחן את העקרונות, האבולוציה והיישומים של תיקון DSNU/PRNU, ומדוע הוא ממלא תפקיד מכריע בבדיקת תהליכים מתקדמים.
הבנת DSNU ו-PRNU
בתיאוריה, כל פיקסל בחיישן תמונה אמור להגיב באופן זהה באותם תנאים, בין אם בחושך ובין אם בתאורה. בפועל, שינויים קלים בייצור, חוסר עקביות בחומר ופגמים במעגל הקריאה גורמים להבדלים בין פיקסל לפיקסל, וכתוצאה מכך רעש דפוס קבוע (FPN).
DSNU (אי-אחידות של אותות חשוכים)
● DSNU מתרחש כאשר פיקסלים מייצרים רמות שונות של זרם כהה בחושך מוחלט, מה שמוביל לכתמים, פסים או כתמים קבועים בהירים או כהים. זה הופך להיות מורגש במיוחד במהלך חשיפות ארוכות או צילום בתאורה חלשה.
איור 1-1:אחת הביטויים האופייניים ביותר של DSNU, המראה בבירור את המאפיינים של אי-הומוגניות של אות כהה פיקסלים.
PRNU (אי-אחידות תגובת תמונה)
● PRNU מתייחס לשינויים בין פיקסל לפיקסל ביעילות ההמרה הפוטואלקטרית תחת תאורה אחידה. הגורמים כוללים חוסר יישור של מיקרו-עדשות, הבדלים בגודל הדיודה וחוסר אחידות בסמים. PRNU מתבטא בדרך כלל במרקם בהירות, פסים או דפוסים דמויי רשת.
איור 1-2:אחת הביטויים האופייניים ביותר של PRNU, המראה בבירור את המאפיינים של חוסר אחידות תגובת הפוטופוטור של הפיקסלים.
כיצד פועל תיקון DSNU/PRNU
מטרת תיקון DSNU/PRNU היא לדכא את האינדיבידואליות של הפיקסלים, ולגרום לכל הפיקסלים להתנהג כאילו היו אידיאליים. לאחר התיקון, רקעי התמונה מתקרבים לאפור אחיד, מה שמאפשר דיוק מדידה גבוה יותר ואמינות נתונים.
גישות נפוצות כוללות:
1. תיקון סטטי
שימוש בנתוני כיול של שדה כהה ושדה שטוח כדי לפצות על הבדלים אינהרנטיים בפיקסלים. שיטה זו פשוטה אך רגישה לסחיפה בטמפרטורה, הזדקנות המכשיר ושינויים במקור האור.
2. תיקון קירור ובקרת טמפרטורה
שימוש בקירור תרמואלקטרי (TEC) כדי לדכא זרם כהה ו-DSNU, בשילוב עם פרופילי כיול מרובי טמפרטורות. זה מייצב את אחידות הרקע ומבטיח ביצועים אמינים לאורך זמן פעולה ממושך.
3. תיקון בזמן אמת מבוסס בינה מלאכותית (מגמה מתפתחת)
מינוף דגימת FPGA/ISP עם אלגוריתמים דינמיים המונעים על ידי בינה מלאכותית כדי להתאים מקדמי תיקון בזמן אמת. גישה זו מסתגלת לתנודות אור, סחיפה בטמפרטורה והזדקנות פיקסלים, מה שהופך אותה למתאימה למערכות בדיקה עתידיות בעלות תפוקה גבוהה.
איור 2:השוואה בין תוצאות תיקון DSNU/PRNU לפני ואחרי. לאחר התיקון, רקע התמונה אחיד מאוד.
מגמות טכנולוגיה
ככל שתהליכי ייצור מתקדמים של מוליכים למחצה ממשיכים להתפתח והביקוש לשבבים מתקדמים המונעים על ידי יישומי בינה מלאכותית ממשיך לעלות, התעשייה מציבה ציפיות גבוהות יותר לדיוק הבדיקה. טכנולוגיות כיול עוברות גם הן שינוי: הן מתרחקות מ"התאמה לאחר השלמה" ו"דיכוי תהליכים" מסורתיים לכיוון כיול חכם יותר בזמן אמת.
אתגרים בבדיקת מוליכים למחצה
עבור תהליכי מוליכים למחצה מתקדמים, אחידות הרקע קובעת ישירות את יכולת הגילוי של פגמים בעלי ניגודיות נמוכה.
● בדיקת שדה בהיר (פגמים בניגודיות נמוכה)
פגמים רבים בפני השטח של פרוסות סיליקון - כגון ננו-חלקיקים, שאריות ליתוגרפיות ומיקרו-שריטות - שונים מהרקע ב-1-3% בלבד. אם רמות PRNU נמצאות באותו טווח, אותות הפגם עלולים להיקבר בתוך רעשי רקע, מה שמוביל לגילוי שלא נעלם.
איור 3-1:דוגמה לתמונת בדיקת מוליכים למחצה תחת מצב Brightfield של DIC
● בדיקת שדה חשוך או תאורה חלשה (אותות חלשים ביותר)
שיטות שדה אפל מסתמכות על אותות מפוזרים חלשים שעשויים להיות בסדרי גודל מתחת לרקע. DSNU יכול לייצר דפוסי בהירות כוזבים באזורים חשוכים, שקל לסווגו באופן שגוי כפגמים. בבדיקות פוטולומינסנציה (PL) או אלקטרולומינסנציה (EL), שבהן אותות עשויים להיות רק עשרות אלקטרונים, אפילו שאריות DSNU קטנות יכולות לטשטש פגמים אמיתיים.
איור 3-2:תמונה מייצגת של שדה חשוך של בדיקת פגמים במוליכים למחצה
● בדיקה רב-מצבית (תנאים מורכבים)
מערכות מתקדמות משלבות לעיתים קרובות אורכי גל, זוויות וקצבי קו מרובים. עם זאת, מאפייני DSNU ו-PRNU משתנים בין מצבים אלה. אם התיקונים אינם יכולים להסתגל באופן דינמי, דיוק הגילוי יורד משמעותית בתצורות מסוימות.
איור 3-3:המחשה סכמטית של נקודות כאב במערכת מוליכים למחצה מרובת תנאים
טכנולוגיית תיקון DSNU/PRNU המתקדמת של Tucsen
כדי לטפל בנקודות כאב אלו, מצלמות Tucsen TDI משתמשות במערכת דיכוי DSNU/PRNU מלאה, המשלבת קירור, בקרת טמפרטורה וכיול מדויק. זה מבטיח בדיקה יציבה ודיוק גבוה גם לאורך זמני פעולה ארוכים, מצבי תנועה משתנים ותנאי תאורה חלשים.
1. קירור ובקרת טמפרטורה בעלי ביצועים גבוהים
● מודולי TEC מתקדמים מפחיתים משמעותית את זרם החושך ואת בסיס ה-DSNU.
● ניהול תרמי מדויק שומר על יציבות טמפרטורה בטווח של ±0.5 מעלות צלזיוס, ומונע סחיפת כיול במהלך פעולה ארוכת טווח.
איור 4-1:השוואה של אחידות רקע לפני ואחרי קירור עבור מצלמת TDI של טוסן
2. כיול מדויק
● אחסון ומעבר בין מאות פרופילי כיול להתאמה למצבים מרובי אורכי גל, מרובי זוויות ומרובי תדרים.
● לדוגמה, ה-מצלמת scmos של ג'מיני 8K TDIמשיג PRNU נמוך של 0.124% בלבד ו-DSNU (10 סיביות) של 5.8 e⁻ בלבד, מספיק כדי לפתור פגמים עם ניגודיות של פחות מ-1%.
איור 4-2:ממשק משתמש לתיקון PRNU/DSNU בתוכנת מצלמת TDI של טוסן
תחזית: מטכנולוגיית עזר לטכנולוגיית ליבה
עם התקדמות ייצור המוליכים למחצה, תיקון DSNU/PRNU התפתח מתכונה תומכת לגורם מרכזי המאפשר דיוק בדיקה.
חברת Tucsen Photonics ממשיכה להשקיע בטכנולוגיות תיקון מהדור הבא, תוך התמקדות בדיוק גבוה יותר, הסתגלות חכמה וכיסוי יישומים רחב יותר. מחויבות זו תומכת הן בעצמאות מקומית והן בתחרותיות עולמית בייצור מוליכים למחצה.
עם הביקוש הגובר לבינה מלאכותית, האינטרנט של הדברים (IoT) ונהיגה אוטונומית, דרישות הדיוק של הבדיקות רק יעלו עוד יותר. חברות ששולטות בטכנולוגיות תיקון בסיסיות יחזיקו ביתרון בהנעת התקדמות ברחבי תעשיית המוליכים למחצה.
צרו קשר
למפרטים מפורטים, מקרי יישום או פתרונות מותאמים אישית עבור מצלמות TDI של טוסן, אנא צרו קשר עם הצוות הטכני שלנו. אנו מספקים תמיכה מלאה החל מתכנון הפתרון ועד לשילוב קו הייצור.
רוצה ללמוד עוד? עיין במאמרים קשורים:
מצלמות TDI 101: מה הן וכיצד הן פועלות
מדוע טכנולוגיית מצלמות TDI צוברת תאוצה בתחום ההדמיה התעשייתית
Tucsen Photonics Co., Ltd. כל הזכויות שמורות. בעת ציטוט, אנא ציינו את המקור:www.tucsen.com
