随着半导体工艺向微细化和高集成度发展，制造过程中对微小尘埃的管控已成为决定产品良率的关键。日本洁净室领域的先驱企业新日本空调（Nippon Air Conditioning）近日展示了其最新研发的微粒子可视化系统，该系统能够捕捉到相当于流感病毒大小（约0.09微米）的微粒，为洁净室环境的定量评估提供了革命性的工具。
早在1990年代，面对客户对半导体生产良率提升的迫切需求，新日本空调便着手解决微小尘埃的可视化难题。其技术核心在于利用“丁达尔效应”，即光线照射到空气中悬浮颗粒时产生的散射光现象。然而，随着目标粒子尺寸从0.5微米缩小至纳米级，散射光强度急剧减弱，且在明亮的工厂环境中捕捉微弱信号极具挑战。正如该公司解决方案事业部部长古川太郎所言，如何在强光背景下提取并成像瞬间的微弱散射光，是技术突破的关键。
为攻克这一难题，新日本空调整合了专用激光光源、高灵敏度相机及独家图像处理技术，构建了全新的微粒子可视化系统。该系统采用单束激光确保光线的直进性与均匀性，并针对明亮环境下的瞬时成像需求，对相机感光元件及光学滤镜进行了特殊优化。1998年，第一代系统问世，最初作为内部改善工具，后应客户需求转化为商品，广泛应用于洁净室制造环境的优化。
随着技术迭代，传统模拟相机在将微弱信号转换为数字信号时存在亮度信息丢失的瓶颈。新日本空调通过自主研发的图像处理引擎“ViEST”，实现了背景与散射光的实时分离处理，将受光灵敏度提升了约100倍。最新系统可稳定检测0.09微米（90纳米）的粒子，这一精度已接近电子显微镜的观测水平，能够直观呈现肉眼不可见的微尘动态。
在半导体制造日益复杂的今天，设备密度增加导致发热量上升，进而改变气流走向，而自动化机器人的运动也会扬起微尘。新系统不仅能实时显示微粒分布，还能通过定量分析散射光强度，精准定位污染源和气流异常点，为提升良率提供数据支撑。古川太郎指出，该技术正从单纯的洁净室监测，向制造设备内部环境分析等更广泛的场景拓展。
对于中国半导体及高端制造行业而言，新日本空调的这一技术突破具有显著的参考价值。在国产芯片制造向更先进制程迈进的过程中，对微米级甚至纳米级颗粒污染的精准量化与实时监测将成为提升良率的核心竞争力，引入或研发类似的可视化定量分析工具，或许是未来产线智能化升级的重要方向。
