隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸不斷微縮，傳統(tǒng)光學(xué)檢測(cè)正面臨前所未有的精度挑戰(zhàn)，一雙更敏銳的“眼睛”已成為突破檢測(cè)瓶頸的關(guān)鍵。

這一需求正推動(dòng)科學(xué)相機(jī)從傳統(tǒng)的“成像工具”演進(jìn)為具備精確測(cè)量能力的核心器件——它不僅成像，更能對(duì)光子的物理特性、數(shù)量及時(shí)空分布進(jìn)行精準(zhǔn)量化，因此被譽(yù)為“光子的度量衡器”。

在半導(dǎo)體檢測(cè)中，科學(xué)相機(jī)展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力，其響應(yīng)波長(zhǎng)覆蓋從紫外到可見(jiàn)光的廣闊波段，能夠滿足多種高精度檢測(cè)場(chǎng)景的需求：

• 193nm/266nm/355nm：晶圓及掩膜版缺陷檢測(cè)

• 200~400nm：晶圓工藝過(guò)程監(jiān)控

• 400~700nm：材料研究、生物醫(yī)療及工業(yè)應(yīng)用

• 700~1100nm：新一代半導(dǎo)體材料研究以及缺陷檢測(cè)

不同波段、不同場(chǎng)景對(duì)相機(jī)的性能要求各不相同。半導(dǎo)體缺陷檢測(cè)的核心難點(diǎn)在于信號(hào)的極微弱性與超高精度要求。

檢測(cè)工程師常常提出：“能否區(qū)分1個(gè)DN（數(shù)字值）的缺陷信號(hào)差異？”在實(shí)際應(yīng)用中，缺陷信號(hào)的強(qiáng)度起伏往往僅在數(shù)個(gè)DN之間，故任何微小的信號(hào)波動(dòng)或圖像噪聲都可能導(dǎo)致真實(shí)缺陷被淹沒(méi)、造成漏檢。正因如此，科學(xué)相機(jī)必須在極限條件下仍保持卓越的精度與可靠性。

Part 1

應(yīng)對(duì)納米級(jí)缺陷檢測(cè)的核心技術(shù)要素

1. 高量子效率（QE）：提升弱光信號(hào)捕獲能力

QE（量子效率）指光子轉(zhuǎn)換為電子的效率，直接決定信號(hào)強(qiáng)度。鑫圖光電于2015年全球首創(chuàng)峰值QE達(dá)95%的背照式sCMOS相機(jī)，通過(guò)背照式堆疊結(jié)構(gòu)與優(yōu)化鍍膜工藝，有效抑制像素串?dāng)_，在可見(jiàn)光區(qū)實(shí)現(xiàn)95% QE，在266nm深紫外波段仍保持近60% QE，顯著提升光子捕獲能力，確保缺陷邊界清晰成像。

圖1：鑫圖光電Gemini 8KTDI 量子效率

2. 超低讀出噪聲：保障信號(hào)純凈與精準(zhǔn)識(shí)別

讀出噪聲是相機(jī)讀取信號(hào)時(shí)引入的本底噪聲，直接影響對(duì)弱光子信號(hào)的識(shí)別能力。鑫圖通過(guò)高轉(zhuǎn)換增益設(shè)計(jì)與多重采樣技術(shù)，將讀出噪聲降低至0.4 e?，處于行業(yè)領(lǐng)先。

同時(shí)，結(jié)合像素級(jí) PRNU（像素響應(yīng)均勻性）與 DSNU（暗信號(hào)非均勻性）校正算法，消除像素響應(yīng)差異導(dǎo)致的信號(hào)波動(dòng)，確保微小缺陷信號(hào)能被精準(zhǔn)識(shí)別。

3.超低暗電流噪聲：穩(wěn)定的溫度控制

暗電流噪聲受溫度影響——溫度升高6℃可直接導(dǎo)致暗電流值翻倍。鑫圖依托18 年技術(shù)積累，開(kāi)發(fā)先進(jìn)制冷結(jié)構(gòu)與PID溫控系統(tǒng)，將工作溫度穩(wěn)定控制在最佳區(qū)間，同時(shí)確保長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中依然保持低噪聲和高可靠性，適應(yīng)不同設(shè)備環(huán)境需求。

4.光刻級(jí)潔凈度與可靠性

晶圓廠對(duì)潔凈度要求極為嚴(yán)苛，微小顆粒即可能導(dǎo)致器件失效。鑫圖全線產(chǎn)品貫徹高級(jí)別的潔凈標(biāo)準(zhǔn)，制造與調(diào)試環(huán)境可滿足光刻機(jī)配套要求，從根本上杜絕因污染引起的設(shè)備異?；驒z測(cè)誤差，確保相機(jī)在納米級(jí)檢測(cè)中持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2：鑫圖光電高標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造車(chē)間

Part 2

鑫圖產(chǎn)品線：全面覆蓋半導(dǎo)體檢測(cè)場(chǎng)景

目前，鑫圖產(chǎn)品穩(wěn)定運(yùn)行于國(guó)內(nèi)主流晶圓廠商，在半導(dǎo)體檢測(cè)領(lǐng)域有大批量出貨與穩(wěn)定應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，覆蓋晶圓檢測(cè)、掩膜檢測(cè)、三代半導(dǎo)體缺陷檢測(cè)、后道封測(cè)等全流程環(huán)節(jié)。

圖3-5：鑫圖光電半導(dǎo)體檢測(cè)代表性產(chǎn)品

Part 3

從產(chǎn)品到生態(tài)：推動(dòng)國(guó)產(chǎn)檢測(cè)技術(shù)自主化

隨著半導(dǎo)體制造持續(xù)邁向納米尺度，檢測(cè)精度已成為決定良率的關(guān)鍵。鑫圖光電以科學(xué)相機(jī)為核心，通過(guò)在高QE、低噪聲、深制冷及高標(biāo)準(zhǔn)制造等方面的持續(xù)升級(jí)，突破了傳統(tǒng)檢測(cè)手段的局限，在半導(dǎo)體制程檢測(cè)建立了扎實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。

鑫圖光電福州總部    圖片來(lái)源  /   鑫圖光電

更重要的是，這種突破并非孤立存在，而是通過(guò)上下游協(xié)同、產(chǎn)業(yè)鏈共建，推動(dòng)著中國(guó)自主的半導(dǎo)體檢測(cè)生態(tài)。

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