17.09.2025Odată cu comercializarea tehnologiei de 3nm, creșterea cererii de cipuri AI și progresele continue în domeniul procesoarelor mobile, fabricarea semiconductorilor a intrat într-o eră de precizie fără precedent. În acest mediu, procese critice, cum ar fi inspecția defectelor de pe napolitane și inspecția măștilor EUV, impun cerințe din ce în ce mai stricte asupra sistemelor de imagistică.
Camerele cu integrare a întârzierii temporale (TDI) — cunoscute pentru scanarea de mare viteză, acoperirea câmpului extins și imagistica de înaltă rezoluție — au devenit componente esențiale ale echipamentelor avansate de inspecție. Cu toate acestea, precizia lor maximă depinde de un factor critic: corectarea zgomotului de neuniformitate al imaginii.
Ca lider internCameră TDIFurnizorul de soluții, Tucsen Photonics, și-a dezvoltat o expertiză solidă în corecția DSNU/PRNU, permițând o fiabilitate sporită în inspecția semiconductorilor. Acest articol explorează principiile, evoluția și aplicațiile corecției DSNU/PRNU și de ce joacă un rol decisiv în inspecția avansată a proceselor.
Înțelegerea DSNU și PRNU
În teorie, fiecare pixel dintr-un senzor de imagine ar trebui să reacționeze identic în aceleași condiții, fie în întuneric, fie în condiții de iluminare intensă. În practică, mici variații de fabricație, inconsecvențele materialelor și imperfecțiunile circuitelor de citire cauzează diferențe de la pixel la pixel, rezultând zgomot de imagine fix (FPN).
DSNU (Neuniformitate a semnalului întunecat)
● DSNU apare atunci când pixelii generează diferite niveluri de curent întunecat în întuneric complet, ducând la pete fixe, dungi sau pete luminoase sau întunecate. Devine deosebit de vizibil în timpul expunerilor lungi sau al imaginilor în lumină slabă.
Figura 1-1:Una dintre cele mai tipice manifestări ale DSNU, prezentând clar caracteristicile neomogenității semnalului întunecat al pixelilor.
PRNU (Neuniformitate a răspunsului foto)
● PRNU se referă la variațiile de la pixel la pixel ale eficienței conversiei fotoelectrice în condiții de iluminare uniformă. Cauzele includ nealinierea microlentilelor, diferențele de dimensiune a diodelor și neuniformitatea dopajului. PRNU se manifestă de obicei ca textură de luminozitate, benzi sau modele de tip grilă.
Figura 1-2:Una dintre cele mai tipice manifestări ale PRNU, prezentând clar caracteristicile neuniformității fotorăspunsului pixelilor.
Cum funcționează corecția DSNU/PRNU
Scopul corecției DSNU/PRNU este de a suprima individualitatea pixelilor, făcând ca toți pixelii să se comporte ca și cum ar fi ideali. După corecție, fundalurile imaginii se apropie de un gri uniform, permițând o precizie mai mare a măsurătorilor și o fiabilitate a datelor mai mare.
Abordările comune includ:
1. Corecție statică
Folosește date de calibrare în câmp întunecat și câmp plat pentru a compensa diferențele inerente ale pixelilor. Această metodă este simplă, dar sensibilă la deviația de temperatură, îmbătrânirea dispozitivului și variația sursei de lumină.
2. Corecție pentru răcire și controlul temperaturii
Folosește răcirea termoelectrică (TEC) pentru a suprima curentul de întuneric și DSNU, combinată cu profiluri de calibrare multi-temperatură. Aceasta stabilizează uniformitatea fundalului și asigură performanțe fiabile pe o perioadă extinsă de funcționare.
3. Corecție în timp real bazată pe inteligență artificială (tendință emergentă)
Valorificarea eșantionării FPGA/ISP cu algoritmi dinamici bazați pe inteligență artificială pentru a ajusta coeficienții de corecție în timp real. Această abordare se adaptează la fluctuațiile de lumină, deviația de temperatură și îmbătrânirea pixelilor, fiind potrivită pentru viitoarele sisteme de inspecție de mare randament.
Figura 2:Comparație a rezultatelor corecției DSNU/PRNU înainte și după. După corecție, fundalul imaginii este foarte uniform.
Tendințe tehnologice
Pe măsură ce procesele avansate de fabricație a semiconductorilor continuă să evolueze și cererea de cipuri de ultimă generație, bazate pe aplicații de inteligență artificială, continuă să crească, industria are așteptări mai mari în ceea ce privește precizia inspecției. Tehnologiile de calibrare trec, de asemenea, printr-o schimbare: se îndepărtează de la metodele tradiționale de „ajustare după finalizare” și „suprimare a procesului” către o calibrare mai inteligentă, în timp real.
Provocări în inspecția semiconductorilor
Pentru procesele avansate ale semiconductorilor, uniformitatea fundalului determină direct detectabilitatea defectelor cu contrast scăzut.
● Inspecție în câmp luminos (defecte de contrast scăzut)
Multe defecte ale suprafeței plachetelor — cum ar fi nanoparticulele, reziduurile litografice și microzgârieturile — diferă de zgomotul de fundal cu doar 1-3%. Dacă nivelurile PRNU se află în același interval, semnalele defectelor pot fi îngropate în zgomotul de fundal, ceea ce duce la detecții ratate.
Figura 3-1:Exemplu de imagine de inspecție a semiconductorilor în modul DIC Brightfield
● Inspecție în câmp întunecat sau în lumină slabă (semnale extrem de slabe)
Metodele de câmp întunecat se bazează pe semnale împrăștiate slabe, care pot fi la ordine de mărime sub fundal. DSNU poate produce modele luminoase false în regiunile întunecate, ușor clasificate greșit drept defecte. În testarea fotoluminescenței (PL) sau electroluminescenței (EL), unde semnalele pot fi doar zeci de electroni, chiar și reziduuri DSNU mici pot ascunde defectele reale.
Figura 3-2:Imagine reprezentativă în câmp întunecat a inspecției defectelor în semiconductori
● Inspecție multimodală (condiții complexe)
Sistemele avansate combină adesea mai multe lungimi de undă, unghiuri și rate de linie. Cu toate acestea, caracteristicile DSNU și PRNU variază în funcție de aceste moduri. Dacă corecțiile nu se pot adapta dinamic, precizia detecției scade semnificativ în anumite configurații.
Figura 3-3:Ilustrație schematică a punctelor de durere într-un sistem semiconductor multi-condiție
Tehnologia avansată de corecție DSNU/PRNU de la Tucsen
Pentru a aborda aceste probleme, camerele Tucsen TDI utilizează un sistem complet de suprimare DSNU/PRNU, care combină răcirea, controlul temperaturii și calibrarea de înaltă precizie. Acest lucru asigură o inspecție stabilă și de înaltă precizie chiar și pe durata unor perioade lungi de funcționare, în moduri variabile și în condiții de lumină slabă.
1. Răcire și control al temperaturii de înaltă performanță
● Modulele TEC avansate reduc considerabil curentul de întuneric și linia de bază DSNU.
● Managementul termic de precizie menține stabilitatea temperaturii în limita a ±0,5 °C, prevenind abaterea calibrării în timpul funcționării pe termen lung.
Figura 4-1:Comparație a uniformității fundalului înainte și după răcire pentru camera TDI a lui Tucsen
2. Calibrare de înaltă precizie
● Stochează și comută între sute de profiluri de calibrare pentru a se adapta la modurile cu lungimi de undă multiple, unghiuri multiple și frecvențe multiple.
● De exemplu,Cameră Gemini 8K TDI SCMOSatinge un PRNU de doar 0,124% și un DSNU (10 biți) de doar 5,8 e⁻, suficient pentru a rezolva defectele cu un contrast <1%.
Figura 4-2:Interfață utilizator pentru corecția PRNU/DSNU în software-ul camerei TDI de la Tucsen
Perspectivă: De la tehnologie auxiliară la tehnologie de bază
Pe măsură ce fabricarea semiconductorilor avansează, corecția DSNU/PRNU a evoluat de la o caracteristică de suport la un factor esențial pentru precizia inspecției.
Tucsen Photonics continuă să investească în tehnologii de corecție de generație următoare, concentrându-se pe o precizie mai mare, o adaptare inteligentă și o acoperire mai largă a aplicațiilor. Acest angajament susține atât autonomia internă, cât și competitivitatea globală în fabricarea semiconductorilor.
Având în vedere cererea tot mai mare din partea inteligenței artificiale, a IoT-ului și a conducerii autonome, cerințele de precizie a inspecțiilor vor continua să crească. Companiile care stăpânesc tehnologiile fundamentale de corecție vor deține avantajul în impulsionarea progresului în industria semiconductorilor.
Contactaţi-ne
Pentru specificații detaliate, cazuri de aplicare sau soluții personalizate pentru camerele TDI de la Tucsen, vă rugăm să contactați echipa noastră tehnică. Oferim asistență completă, de la proiectarea soluției până la integrarea liniei de producție.
Vrei să afli mai multe? Aruncă o privire la articolele conexe:
Camere TDI 101: Ce sunt și cum funcționează
De ce tehnologia camerelor TDI câștigă teren în imagistica industrială
Tucsen Photonics Co., Ltd. Toate drepturile rezervate. Când citați, vă rugăm să menționați sursa:www.tucsen.com
