17.09.2025С коммерциализацией 3-нм технологии, растущим спросом на чипы для искусственного интеллекта и непрерывным прогрессом в мобильных процессорах, производство полупроводников вступило в эпоху беспрецедентной точности. В этих условиях критически важные процессы, такие как контроль дефектов пластин и контроль масок EUV, предъявляют все более строгие требования к системам визуализации.
Камеры с временной задержкой интеграции (TDI), известные своей высокой скоростью сканирования, большим полем обзора и высоким разрешением изображения, стали неотъемлемыми компонентами современного инспекционного оборудования. Однако их конечная точность зависит от одного критически важного фактора: коррекции шума, вызванного неравномерностью изображения.
Как ведущий отечественный производительКамера TDIКомпания Tucsen Photonics, поставщик решений в области полупроводниковой фотоники, накопила богатый опыт в коррекции DSNU/PRNU, что позволяет повысить надежность контроля полупроводниковых компонентов. В этой статье рассматриваются принципы, эволюция и области применения коррекции DSNU/PRNU, а также объясняется, почему она играет решающую роль в усовершенствованном контроле технологических процессов.
Понимание DSNU и PRNU
Теоретически, каждый пиксель в датчике изображения должен реагировать одинаково в одинаковых условиях, будь то в темноте или при освещении. На практике же небольшие вариации в производстве, несоответствие материалов и дефекты схемы считывания приводят к различиям между пикселями, вызывая шум фиксированного изображения (FPN).
DSNU (неравномерность темного сигнала)
● DSNU возникает, когда пиксели генерируют разные уровни темнового тока в полной темноте, что приводит к появлению ярких или темных фиксированных пятен, полос или клякс. Это становится особенно заметно при длительных выдержках или съемке в условиях низкой освещенности.
Рисунок 1-1:Одно из наиболее типичных проявлений DSNU, наглядно демонстрирующее характеристики неоднородности темнового сигнала пикселей.
PRNU (неравномерность фотоотклика)
● PRNU обозначает вариации эффективности фотоэлектрического преобразования от пикселя к пикселю при равномерном освещении. Причинами могут быть смещение микролинз, различия в размерах диодов и неравномерность легирования. PRNU обычно проявляется в виде текстуры яркости, полос или сетчатых узоров.
Рисунок 1-2:Одно из наиболее типичных проявлений PRNU, наглядно демонстрирующее характеристики неравномерности фотоотклика пикселей.
Как работает коррекция DSNU/PRNU
Цель коррекции DSNU/PRNU — подавление индивидуальности пикселей, благодаря чему все пиксели ведут себя так, как если бы они были идеальными. После коррекции фон изображения приближается к однородному серому цвету, что обеспечивает более высокую точность измерений и надежность данных.
К распространенным подходам относятся:
1. Статическая коррекция
Использование данных калибровки в темном поле и в плоском поле для компенсации присущих пикселям различий. Этот метод прост, но чувствителен к температурному дрейфу, старению устройства и изменению источника света.
2. Коррекция охлаждения и регулирования температуры
Использование термоэлектрического охлаждения (ТЭО) для подавления темнового тока и DSNU в сочетании с многотемпературными калибровочными профилями стабилизирует однородность фонового излучения и обеспечивает надежную работу в течение длительного времени.
3. Коррекция в реальном времени на основе ИИ (новая тенденция)
Использование выборки FPGA/ISP в сочетании с динамическими алгоритмами на основе искусственного интеллекта позволяет корректировать коэффициенты в реальном времени. Такой подход адаптируется к колебаниям освещенности, температурному дрейфу и старению пикселей, что делает его подходящим для будущих высокопроизводительных систем контроля.
Рисунок 2:Сравнение результатов коррекции DSNU/PRNU до и после. После коррекции фон изображения становится очень однородным.
Технологические тенденции
По мере дальнейшего развития передовых процессов производства полупроводников и роста спроса на самые современные чипы, обусловленного применением искусственного интеллекта, отрасль предъявляет все более высокие требования к точности контроля. Технологии калибровки также претерпевают изменения: от традиционных методов «коррекции после завершения» и «подавление процесса» к более интеллектуальной калибровке в режиме реального времени.
Проблемы в инспекции полупроводниковых изделий
В современных полупроводниковых процессах однородность фона напрямую определяет обнаруживаемость дефектов с низким контрастом.
● Осмотр в светлом поле (дефекты с низким контрастом)
Многие дефекты поверхности пластин, такие как наночастицы, остатки литографии и микроцарапины, отличаются от фонового шума всего на 1–3%. Если уровни PRNU находятся в одном диапазоне, сигналы дефектов могут быть скрыты в фоновом шуме, что приводит к пропуску обнаружения.
Рисунок 3-1:Пример изображения, полученного при инспекции полупроводниковых компонентов в режиме светлого поля DIC.
● Осмотр в темном поле или при слабом освещении (при крайне слабых сигналах)
Методы темного поля основаны на слабых рассеянных сигналах, которые могут быть на порядки ниже фонового уровня. DSNU может создавать ложные яркие узоры в темных областях, которые легко ошибочно классифицируются как дефекты. При фотолюминесцентном (PL) или электролюминесцентном (EL) тестировании, где сигналы могут составлять всего несколько десятков электронов, даже небольшие остаточные значения DSNU могут маскировать истинные дефекты.
Рисунок 3-2:Типичное темнопольное изображение, полученное при исследовании дефектов в полупроводниках.
● Многорежимная инспекция (сложные условия)
В современных системах часто комбинируются несколько длин волн, углов и скоростей излучения. Однако характеристики DSNU и PRNU различаются в зависимости от режима работы. Если корректировки не могут динамически адаптироваться, точность обнаружения значительно снижается в определенных конфигурациях.
Рисунок 3-3:Схематическое изображение проблемных точек в многофакторной полупроводниковой системе.
Передовая технология коррекции DSNU/PRNU от компании Tucsen
Для решения этих проблем камеры Tucsen TDI используют комплексную систему подавления DSNU/PRNU, сочетающую в себе охлаждение, контроль температуры и высокоточную калибровку. Это обеспечивает стабильную и высокоточную проверку даже при длительной работе, в различных режимах и в условиях низкой освещенности.
1. Высокоэффективное охлаждение и контроль температуры
● Усовершенствованные модули TEC значительно снижают темновой ток и базовый уровень DSNU.
● Точное терморегулирование обеспечивает стабильность температуры в пределах ±0,5 °C, предотвращая дрейф калибровки при длительной эксплуатации.
Рисунок 4-1:Сравнение однородности фона до и после охлаждения для камеры TDI компании Tucsen.
2. Высокоточная калибровка
● Сохраняет и переключается между сотнями калибровочных профилей для адаптации к многоволновым, многоугловым и многочастотным режимам.
● Например,Gemini 8K TDI scmos камераДостигается значение PRNU всего 0,124% и DSNU (10-бит) всего 5,8 e⁻, чего достаточно для обнаружения дефектов с контрастом <1%.
Рисунок 4-2:Пользовательский интерфейс для коррекции PRNU/DSNU в программном обеспечении камеры TDI компании Tucsen.
Перспективы: от вспомогательных к основным технологиям
По мере развития полупроводникового производства коррекция DSNU/PRNU превратилась из вспомогательной функции в ключевой фактор повышения точности контроля.
Компания Tucsen Photonics продолжает инвестировать в технологии коррекции следующего поколения, уделяя особое внимание повышению точности, интеллектуальной адаптации и расширению области применения. Эта приверженность поддерживает как отечественную самодостаточность, так и глобальную конкурентоспособность в полупроводниковом производстве.
В условиях растущего спроса со стороны ИИ, Интернета вещей и автономного вождения требования к точности контроля будут только возрастать. Компании, освоившие фундаментальные технологии коррекции, получат преимущество в продвижении прогресса в полупроводниковой промышленности.
Связаться с нами
Для получения подробных технических характеристик, примеров применения или индивидуальных решений для камер TDI от Tucsen, пожалуйста, свяжитесь с нашей технической командой. Мы оказываем полную поддержку, от проектирования решений до интеграции в производственную линию.
Хотите узнать больше? Ознакомьтесь с похожими статьями:
TDI-камеры: что это такое и как они работают.
Почему технология камер TDI набирает популярность в промышленной визуализации
Компания Tucsen Photonics Co., Ltd. Все права защищены. При цитировании, пожалуйста, указывайте источник:www.tucsen.com
