利用高速TDI成像技术实现稳定的实时晶圆缺陷检测
在半导体前端制造中，晶圆表面AOI检测需要稳定地检测亚微米级缺陷（例如颗粒、划痕、雾度和污染物），以满足包括CMP、清洗和抛光在内的晶圆质量和工艺控制应用需求。TDI线阵成像技术可在弱光条件下实现高吞吐量的图像采集，并提高检测灵敏度。然而，要保持稳定的检测性能，还需在整个采集流程中确保同步的精度、校准稳定性以及实时预处理的可靠性。
在高速TDI晶圆检测中保持稳定的采集性能
随着晶圆检测系统的扫描速度不断提升、幅宽持续增加，以及对缺陷检测灵敏度的要求日益精细，要维持稳定的采集性能，整个成像流程都需要具备同步的一致性、校准的可重复性以及可扩展的实时处理能力。
1. 在高速TDI采集过程中保持图像完整性
TDI的成像质量取决于光学元件、几何对齐和运动同步这几个因素的综合稳定性。即便只是很小的偏差，在连续扫描过程中也会不断累加，造成不可逆的模糊问题。
在较高放大倍数下，景深变浅会加剧应用对于对焦偏差和机械不稳定性的敏感度。实际上，晶圆极少是完全平整的。在高倍TDI成像过程中，表面倾斜或翘曲会进一步导致对焦漂移和几何失真。
为了确保成像质量稳定，在系统设置和连续扫描的整个过程中，必须验证对齐和同步情况。
结构化对齐模式有助于在启用TDI累加之前验证几何一致性
基于感兴趣区域(ROI)的线轮廓(Line Profile)分析可改善整个视野范围内的对焦和同步验证
精确的编码器缩放有助于在连续运动过程中保持图像清晰
在高速晶圆缺陷检测过程中，同步是否稳定将直接影响对缺陷处的成像质量。
2. 在不同光源和扫描条件下实现校准的稳定性
不同的光源几何结构、扫描方向和工作温度可能会导致阴影变化和背景不稳定，从而影响晶圆检测的可重复性。
因此，要想在不断变化的工作条件下保持稳定的校准，关键在于晶圆光学检测系统要保持一致的缺陷灵敏度。
校准工作流程必须适应光源方向、扫描方向和背景变化，因为在连续晶圆检测过程中，正向扫描和反向扫描会导致不同的照明和反射行为。
针对特定光源条件的平场校正(FFC)设置可在不同光照条件下改善图像归一化效果
方向依赖型校准曲线有助于稳定双向扫描
直方图分析和伪彩可视化简化了校准验证和阴影检查
在晶圆AOI应用中，稳定的校准工作流程可提高不同光源和扫描条件下的可重复性。
3. 以采集速度满足实时处理要求
在弱光和高吞吐量的采集条件下，随着扫描速度和分辨率的提高，保持稳定的缺陷检测灵敏度变得越来越困难。
一台工作频率为500 kHz的16K TDI相机可生成约8.2 GB/s的原始图像数据，而供预处理的时间窗口仅有几微秒。即使是在连续晶圆检测过程中，使用多台工业PC (IPC)和图形处理单元(GPU)的系统，也可能在不同扫描序列之间遇到吞吐量瓶颈，并导致设备停机。
因此，需要进行预处理来保持稳定的采集质量，并可靠地以与采集相同的速度直接传输高带宽的数据。
实时预处理有助于在连续扫描过程中稳定成像质量
背景归一化和自适应阈值处理可在晶圆表面条件变化时提高稳定性
可靠的高带宽数据转发功能支持在图像采集卡、GPU和工业PC处理系统之间持续传输原始数据
列噪声抑制有助于保持低对比度缺陷的可视性
在高速晶圆AOI应用中，保持稳定的高吞吐量处理变得与维护图像完整性同等重要。
4. 扩展处理能力与数据处理架构
随着检测吞吐量和扫描分辨率的不断提高，除了采集时的处理这一要素之外，整个系统的可扩展性也变得愈发重要。
虽然将工作负载分布到多台工业PC和GPU系统上可提高可扩展性，但也增加了同步和数据管理的复杂性。
分布式工业PC/GPU架构有助于扩展大面积检测系统的处理能力
集成的图像采集卡和处理管线简化了高带宽数据的管理
灵活的处理架构支持未来迁移到基于FPGA的预处理工作流程
随着晶圆检测系统向更高扫描分辨率和更大数据量发展，可扩展的处理架构变得日趋重要。
了解我们的TDI视觉方案
在TDI系统中，成像质量在很大程度上取决于同步和对齐的稳定性。对齐偏差会在累加方向上产生不可逆的模糊问题，而焦距不一致则会直接影响缺陷的呈现效果。
在高速扫描时，难点已不再仅限于数据传输。要想确保可靠的检测性能，不光需要关注处理同步、校准和实时预处理，同时保持稳定的采集质量也很关键。
对于TDI晶圆检测系统设计的实际意义
可靠的晶圆检测性能不仅取决于芯片的性能。实现稳定、高速的TDI采集更需要综合优化
同步精度
光学对齐与对焦
光源和校准稳定性
实时预处理能力
下游处理架构
随着扫描分辨率和吞吐量的不断提升，除了需要扩展处理带宽和存储架构之外，保持图像完整性同样重要。
高速TDI晶圆检测的技术优势
通过将TDI成像、实时预处理和系统级校准工作流程相结合，检测平台可以在生产条件下保持稳定的采集质量，同时具备进一步扩展吞吐量的能力。
优势包括：
在连续高速扫描过程中稳定呈现缺陷
在TDI累加过程中提高同步一致性
在各种光源和扫描条件下均可重复执行的校准工作流程
减轻下游处理和存储的负担
在更接近采集源的地方进行实时预处理
适用于大面积晶圆表面检测的可扩展架构
该解决方案所用的产品
想实施类似的解决方案？这些产品将能助您一臂之力。
