2025/09/17Wraz z komercjalizacją technologii 3 nm, rosnącym popytem na układy AI i ciągłym postępem w dziedzinie procesorów mobilnych, produkcja półprzewodników wkroczyła w erę niespotykanej dotąd precyzji. W tym środowisku krytyczne procesy, takie jak kontrola defektów płytek półprzewodnikowych i kontrola maski EUV, nakładają coraz surowsze wymagania na systemy obrazowania.
Kamery z technologią Time Delay Integration (TDI) – znane z szybkiego skanowania, dużego pola widzenia i obrazowania o wysokiej rozdzielczości – stały się niezbędnymi elementami zaawansowanego sprzętu inspekcyjnego. Jednak ich ostateczna dokładność zależy od jednego kluczowego czynnika: korekcji szumu nierównomierności obrazu.
Jako wiodący krajowyKamera TDIDostawca, Tucsen Photonics, zdobył bogate doświadczenie w zakresie korekcji DSNU/PRNU, co pozwala na zwiększenie niezawodności inspekcji półprzewodników. W tym artykule omówiono zasady, ewolucję i zastosowania korekcji DSNU/PRNU oraz jej decydującą rolę w zaawansowanej inspekcji procesów.
Zrozumienie DSNU i PRNU
Teoretycznie każdy piksel w matrycy obrazu powinien reagować identycznie w tych samych warunkach, niezależnie od tego, czy jest w ciemności, czy przy oświetleniu. W praktyce niewielkie różnice w procesie produkcji, niespójności materiałowe i niedoskonałości układów odczytu powodują różnice między pikselami, co skutkuje powstaniem stałego szumu wzorcowego (FPN).
DSNU (nierównomierność sygnału ciemnego)
● DSNU występuje, gdy piksele generują różne poziomy prądu ciemnego w całkowitej ciemności, co prowadzi do powstania jasnych lub ciemnych, stałych punktów, pasów lub plam. Jest to szczególnie widoczne podczas długich ekspozycji lub obrazowania przy słabym oświetleniu.
Rysunek 1-1:Jeden z najbardziej typowych przejawów DSNU, wyraźnie pokazujący cechy niejednorodności sygnału ciemnego piksela.
PRNU (nierównomierność reakcji na światło)
● PRNU odnosi się do różnic między pikselami w wydajności konwersji fotoelektrycznej przy równomiernym oświetleniu. Przyczynami są między innymi niewspółosiowość mikrosoczewek, różnice w rozmiarach diod oraz nierównomierność domieszkowania. PRNU zazwyczaj objawia się teksturą jasności, pasmami lub wzorami przypominającymi siatkę.
Rysunek 1-2:Jeden z najbardziej typowych objawów PRNU, wyraźnie pokazujący cechy nierównomierności reakcji na światło pikseli.
Jak działa korekta DSNU/PRNU
Celem korekcji DSNU/PRNU jest wyeliminowanie indywidualności pikseli, dzięki czemu wszystkie zachowują się tak, jakby były idealne. Po korekcji tła obrazu zbliżają się do jednolitej szarości, co zapewnia większą precyzję pomiaru i niezawodność danych.
Do powszechnych podejść zalicza się:
1. Korekta statyczna
Wykorzystanie danych kalibracyjnych z ciemnego i płaskiego pola do kompensacji naturalnych różnic pikseli. Ta metoda jest prosta, ale wrażliwa na dryft temperaturowy, starzenie się urządzenia i zmienność źródła światła.
2. Korekta chłodzenia i kontroli temperatury
Zastosowanie chłodzenia termoelektrycznego (TEC) do tłumienia prądu ciemnego i DSNU w połączeniu z wielotemperaturowymi profilami kalibracji. Stabilizuje to jednorodność tła i zapewnia niezawodną pracę podczas długotrwałej pracy.
3. Korekta w czasie rzeczywistym oparta na sztucznej inteligencji (nowoczesny trend)
Wykorzystanie próbkowania FPGA/ISP z dynamicznymi algorytmami opartymi na sztucznej inteligencji do dostosowywania współczynników korekcji w czasie rzeczywistym. To podejście dostosowuje się do wahań oświetlenia, dryftu temperatury i starzenia się pikseli, dzięki czemu nadaje się do przyszłych systemów inspekcji o wysokiej przepustowości.
Rysunek 2:Porównanie wyników korekcji DSNU/PRNU przed i po. Po korekcji tło obrazu jest bardzo jednolite.
Trendy technologiczne
Wraz z ciągłym rozwojem zaawansowanych procesów produkcji półprzewodników i rosnącym zapotrzebowaniem na najnowocześniejsze układy scalone, napędzane przez aplikacje AI, branża stawia coraz wyższe wymagania dotyczące dokładności kontroli. Technologie kalibracji również przechodzą transformację: odchodzą od tradycyjnej „regulacji po zakończeniu” i „tłumienia procesu” na rzecz bardziej inteligentnej kalibracji w czasie rzeczywistym.
Wyzwania w inspekcji półprzewodników
W przypadku zaawansowanych procesów półprzewodnikowych jednorodność tła ma bezpośredni wpływ na wykrywalność defektów o niskim kontraście.
● Inspekcja w jasnym polu (wady niskiego kontrastu)
Wiele defektów powierzchni płytek – takich jak nanocząsteczki, pozostałości litograficzne i mikrorysy – różni się od tła zaledwie o 1–3%. Jeśli poziomy PRNU mieszczą się w tym samym zakresie, sygnały defektów mogą być ukryte w szumie tła, co prowadzi do pominiętych detekcji.
Rysunek 3-1:Przykład obrazu inspekcji półprzewodników w trybie jasnego pola DIC
● Inspekcja w ciemnym polu lub przy słabym oświetleniu (bardzo słabe sygnały)
Metody ciemnego pola opierają się na słabych sygnałach rozproszonych, które mogą być o rzędy wielkości niższe od tła. DSNU może generować fałszywe jasne wzory w ciemnych obszarach, które łatwo błędnie klasyfikować jako defekty. W testach fotoluminescencji (PL) lub elektroluminescencji (EL), gdzie sygnały mogą składać się zaledwie z dziesiątek elektronów, nawet niewielkie pozostałości DSNU mogą przesłaniać rzeczywiste defekty.
Rysunek 3-2:Reprezentatywny obraz ciemnego pola do inspekcji defektów w półprzewodnikach
● Inspekcja wielomodowa (warunki złożone)
Zaawansowane systemy często łączą wiele długości fal, kątów i szybkości linii. Jednak charakterystyki DSNU i PRNU różnią się w zależności od trybu. Jeśli korekty nie mogą być dynamicznie dostosowywane, dokładność detekcji znacznie spada w niektórych konfiguracjach.
Rysunek 3-3:Schematyczna ilustracja punktów zapalnych w wielostanowym systemie półprzewodnikowym
Zaawansowana technologia korekcji DSNU/PRNU firmy Tucsen
Aby rozwiązać te problemy, kamery Tucsen TDI wykorzystują kompletny system tłumienia DSNU/PRNU, łączący chłodzenie, kontrolę temperatury i precyzyjną kalibrację. Gwarantuje to stabilną i precyzyjną inspekcję nawet przy długim czasie pracy, zmiennych trybach i słabym oświetleniu.
1. Wysokowydajne chłodzenie i kontrola temperatury
● Zaawansowane moduły TEC znacznie redukują prąd ciemny i linię bazową DSNU.
● Precyzyjne zarządzanie temperaturą utrzymuje stabilność temperatury w zakresie ±0,5 °C, zapobiegając odchyleniom kalibracji podczas długotrwałej pracy.
Rysunek 4-1:Porównanie jednorodności tła przed i po schłodzeniu dla kamery TDI firmy Tucsen
2. Kalibracja o wysokiej precyzji
● Przechowywanie i przełączanie się pomiędzy setkami profili kalibracji w celu dostosowania do trybów wielu długości fali, wielu kątów i wielu częstotliwości.
● Na przykład,Kamera Gemini 8K TDI scmososiąga PRNU na poziomie 0,124% i DSNU (10-bit) przy zaledwie 5,8 e⁻, co wystarcza do wykrywania defektów przy kontraście <1%.
Rysunek 4-2:Interfejs użytkownika do korekcji PRNU/DSNU w oprogramowaniu kamery TDI firmy Tucsen
Perspektywy: od technologii pomocniczej do podstawowej
W miarę postępu w produkcji półprzewodników korekcja DSNU/PRNU przekształciła się z funkcji pomocniczej w podstawowy czynnik umożliwiający dokładność kontroli.
Tucsen Photonics kontynuuje inwestycje w technologie korekcji nowej generacji, koncentrując się na wyższej precyzji, inteligentnej adaptacji i szerszym zakresie zastosowań. To zobowiązanie wspiera zarówno krajową niezależność, jak i globalną konkurencyjność w produkcji półprzewodników.
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na sztuczną inteligencję, internet rzeczy (IoT) i autonomiczne systemy napędowe, wymagania dotyczące dokładności inspekcji będą tylko rosnąć. Firmy, które opanują technologie korekcji fundamentalnej, będą miały przewagę w napędzaniu postępu w branży półprzewodników.
Skontaktuj się z nami
Aby uzyskać szczegółowe specyfikacje, przykłady zastosowań lub niestandardowe rozwiązania dla kamer TDI Tucsen, prosimy o kontakt z naszym zespołem technicznym. Zapewniamy pełne wsparcie, od projektu rozwiązania po integrację z linią produkcyjną.
Chcesz dowiedzieć się więcej? Zajrzyj do powiązanych artykułów:
Kamery TDI 101: Czym są i jak działają
Dlaczego technologia kamer TDI zyskuje na popularności w obrazowaniu przemysłowym
Tucsen Photonics Co., Ltd. Wszelkie prawa zastrzeżone. Przy cytowaniu prosimy o podanie źródła:www.tucsen.com
