半導(dǎo)體生產(chǎn)中，顯微成像是晶圓缺陷檢測和尺寸量測的核心環(huán)節(jié)，套刻（Overlay）、關(guān)鍵尺寸（CD）和幾何偏差的量測決定了晶圓的最終良率。每片晶圓包含數(shù)百到上千個(gè)芯片，隨著制程節(jié)點(diǎn)逼近7nm及以下，任何成像誤差都可能在納米尺度被放大，導(dǎo)致整片晶圓或批次報(bào)廢。
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短曝光、噪聲干擾下，亞微米缺陷及邊緣信息容易被掩蓋
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晶圓臺(tái)高速掃描，相機(jī)必須毫秒級(jí)對(duì)時(shí)以避免同步誤差與拖影
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光場不均、色彩漂移，將可能導(dǎo)致亞像素定位精度的下降
JAI半導(dǎo)體量測檢測方案
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，基于JAI Spark系列SP-20000相機(jī)，結(jié)合顯微光學(xué)模組、精準(zhǔn)對(duì)焦與照明模組，構(gòu)建了一套面向先進(jìn)制程的半導(dǎo)體量測檢測方案。該方案通過高分辨率成像、精準(zhǔn)同步控制與高信噪比算法支持，為設(shè)備的顯微成像模組提供核心能力，確保半導(dǎo)體缺陷檢測及量測過程達(dá)到µm至亞微米級(jí)精度，可用于晶圓前道、后道及先進(jìn)封裝等多類檢測量測場景：
方案優(yōu)勢
01 減少標(biāo)定頻次
半導(dǎo)體顯微量測常因光照不均與色偏導(dǎo)致標(biāo)定頻繁。方案通過柯勒照明實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)與色彩均勻分布，并結(jié)合JAI Spark系列相機(jī)的平場、瑕點(diǎn)及色彩矩陣校正功能，從成像端修正成像誤差，這樣可減少因材料切換或工藝波動(dòng)而產(chǎn)生的頻繁標(biāo)定需求，確保設(shè)備持續(xù)高效運(yùn)行。
02 高速掃描下保持高圖像質(zhì)量
在晶圓高速掃描過程中，若相機(jī)曝光與平臺(tái)運(yùn)動(dòng)不同步，極易出現(xiàn)拖影，影響量測精度。方案通過全局快門在同一瞬間曝光所有像素，并配合多觸發(fā)控制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)同步，在全高分辨率下（5120x3840）仍可保持30fps輸出幀率，為同時(shí)需要高圖像質(zhì)量和高吞吐量的機(jī)器視覺系統(tǒng)提供支持，確保設(shè)備節(jié)拍不被拖慢。
03 µm級(jí)缺陷捕捉
亞微米尺度缺陷一旦漏檢將影響芯片良率。方案以高感光像元結(jié)合亞像素?cái)M合算法獲得高信噪比圖像，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)邊緣識(shí)別和亞微米級(jí)微小缺陷檢測，有效降低漏檢、誤判與報(bào)廢。
04 適配多種量測工藝
半導(dǎo)體制造涉及光刻、刻蝕和檢測等多個(gè)環(huán)節(jié)，需要不同放大倍率和視場范圍。方案通過ROI裁切與像素合并功能，使相機(jī)在10x/20x/50x物鏡切換時(shí)，可同步調(diào)整采集范圍與分辨率，一機(jī)覆蓋多類量測應(yīng)用，減少硬件配置降低設(shè)備部署成本。
JAI Spark系列高分辨率面陣相機(jī)
該方案采用的JAI Spark系列SP-20000-CXP2工業(yè)相機(jī)，面向高分辨率顯微檢測需求，是設(shè)備成像模組的核心，已成功應(yīng)用于多個(gè)國內(nèi)半導(dǎo)體晶圓檢測企業(yè)，以其高精度、高吞吐量和抗干擾能力為其提供復(fù)雜半導(dǎo)體檢測環(huán)境質(zhì)量優(yōu)異的成像性能。
01 高吞吐量：相機(jī)支持2000萬像素分辨率（5120x3840）及30fps滿幅輸出，超大41mm對(duì)角線CMOS圖像傳感器，具有全局快門，通過CXP-6x2接口實(shí)現(xiàn)高帶寬傳輸，保障大視場下的高通量成像。
02 單色或彩色：提供單色或彩色型號(hào)，配備雙采樣(CDS)功能，能夠提供更好的圖像質(zhì)量和像素均勻度。
03 復(fù)雜光線精準(zhǔn)成像：采用自動(dòng)電平控制(ALC)功能，可在任何條件下進(jìn)行智能曝光控制，適應(yīng)不斷變化的室內(nèi)外光線條件。
04 易于集成：7.9W低功耗、小型化機(jī)身及抗震抗沖擊性能，易于集成到任何需要高精度顯微成像模組的晶圓制造設(shè)備。
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