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

這一需求正推動科學相機從傳統(tǒng)的“成像工具”演進為具備精確測量能力的核心器件——它不僅成像，更能對光子的物理特性、數(shù)量及時空分布進行精準量化，因此被譽為“光子的度量衡器”。

在半導體檢測中，科學相機展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力，其響應(yīng)波長覆蓋從紫外到可見光的廣闊波段，能夠滿足多種高精度檢測場景的需求：

193nm / 266nm / 355nm：晶圓及掩膜版缺陷檢測

200~400nm：晶圓工藝過程監(jiān)控

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

700~1100nm：新一代半導體材料研究以及缺陷檢測

不同波段、不同場景對相機的性能要求各不相同。半導體缺陷檢測的核心難點在于信號的極微弱性與超高精度要求。

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

應(yīng)對納米級缺陷檢測的核心技術(shù)要素

1. 高量子效率（QE）：提升弱光信號捕獲能力

QE（量子效率）指光子轉(zhuǎn)換為電子的效率，直接決定信號強度。鑫圖光電于2015年全球首創(chuàng)峰值QE達95%的背照式sCMOS相機，通過背照式堆疊結(jié)構(gòu)與優(yōu)化鍍膜工藝，有效抑制像素串擾，在可見光區(qū)實現(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：保障信號純凈與精準識別

讀出噪聲是相機讀取信號時引入的本底噪聲，直接影響對弱光子信號的識別能力。鑫圖通過高轉(zhuǎn)換增益設(shè)計與多重采樣技術(shù)，將讀出噪聲降低至0.4 e?，處于行業(yè)領(lǐng)先。

同時，結(jié)合像素級PRNU（像素響應(yīng)均勻性）與 DSNU（暗信號非均勻性）校正算法，消除像素響應(yīng)差異導致的信號波動，確保微小缺陷信號能被精準識別。

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℃可直接導致暗電流值翻倍。鑫圖依托18 年技術(shù)積累，開發(fā)先進制冷結(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，同時確保長時間運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.光刻級潔凈度與可靠性

晶圓廠對潔凈度要求極為嚴苛，微小顆粒即可能導致器件失效。鑫圖全線產(chǎn)品貫徹高級別的潔凈標準，制造與調(diào)試環(huán)境可滿足光刻機配套要求，從根本上杜絕因污染引起的設(shè)備異?；驒z測誤差，確保相機在納米級檢測中持續(xù)穩(wěn)定運行。

圖2：鑫圖光電高標準生產(chǎn)制造車間

鑫圖產(chǎn)品線：全面覆蓋半導體檢測場景

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

圖3-5：鑫圖光電半導體檢測代表性產(chǎn)品

從產(chǎn)品到生態(tài)：推動國產(chǎn)檢測技術(shù)自主化

隨著半導體制造持續(xù)邁向納米尺度，檢測精度已成為決定良率的關(guān)鍵。鑫圖光電以科學相機為核心，通過在高QE、低噪聲、深制冷及高標準制造等方面的持續(xù)升級，突破了傳統(tǒng)檢測手段的局限，在半導體制程檢測建立了扎實的應(yīng)用基礎(chǔ)。

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

圖6：鑫圖光電福州總部