XZT螺旋检测方案介绍

科途创新的高精密直线运动台搭配德国ESS公司的DRL144系列高精度气浮转台，完美实现晶圆缺陷检测应用中的螺旋线运动，并实现了等弧长触发高速相机采集图像，在晶圆缺陷检测领域发挥重要作用。

晶圆缺陷光学检测一直是一个长期伴随IC制造发展的工程问题。晶圆缺陷检测要准确识别出晶圆的缺陷，并得到缺陷的具体信息，包括缺陷的位置，面积大小等等；满足大规模工业化生产的速度和产能需求，实现快速检测。半导体行业中晶圆缺陷检测的常见方法主要有两种：自动光学检测系统（Automatic Optic Inspection , AOI ）以及扫描电子显微镜检测系统（Scanning Electron Microscope ,SEM）。AOI自动光学检测系统基于光学原理，主要方式是通过设计照明系统对被测目标进行照明（分为明场，暗场，透射场等成像方式），利用成像系统对被测物体成像，通过图像传感器（CMOS/CCD）转化为数字图像信号，由上位机计算机图像处理系统做图像分析后实现缺陷检测。SEM扫描电子显微镜检测系统则通过汇集能量极高的极窄电子束轰击被测样品表面，通过逐点采集扫描光束与物质间的相互作用产生的微粒，从中获取各种物理信息。

螺旋运动轨迹介绍：

无论是AOI检测系统，还是SEM检测系统，承载晶圆的运动平台都是系统中的关键部件。目前的芯片生产中，通常要求4inch/6inch晶圆缺陷检测设备的检测速度达到15片/小时以上。而常规的XY直线运动平台很难满足这种速度要求。高速气浮转台的转速通常都可以达到千转以上。这种情况下，使用高精度的直线电机平台X轴，配合高速气浮转台，让晶圆在高速旋转状态下进行检测，是一个非常完美的方案。此时，晶圆的合成轨迹为螺旋线。

晶圆在做螺旋线运动时候，为了保证测量精度，就务必使图像传感器的采样点尽量保持测量均匀。由于晶圆处在旋转状态，对于转台来说，我们只能控制它转动的角速度。而要让图像传感器均匀采样，必须在图像传感器测量范围内，被测物运动的线速度均匀。也就是说，必须不断改变转台的角速度，并且配合直线轴的速度和位置控制，才能达到理想的效果。这对于运动机构的机械性能，驱控性能，都是很大的挑战。

等弧长触发

为了达到检测速度，AOI晶圆缺陷检测中使用的高速相机的采样速度通常要达到100kHz以上，甚至达到1MHz以上。为了达到这个测量速度，AOI晶圆缺陷检测中使用的高速相机甚至只使用几十个或者几个像素。为了保证测量精度，使图像传感器的采样点尽量保持测量均匀，就经常需要运动机构给出触发信号，告诉图像传感器在什么时候进行采样。在螺旋线运动轨迹下，就需要运动机构等弧长地触发图像传感器采集信号。

这就要求运动机构不仅能准确地走出螺旋线轨迹，并且在准确的位置，具有输出特定电平的触发信号的能力。这对于运动机构的机械性能，驱控性能，同样是很大的挑战。

科途创新解决方案：

使用直线电机驱动的机械平台作为直线轴，搭配高速气浮转台DRL144作为旋转轴，结合科途创新自主开发的运动控制算法，ACS运动驱控模块，完美地完成了这一任务。

旋转轴使用德国ESS公司的DRL144气浮转台。定位精度小于1角秒，轴向和径向跳动小于100nm，机械性能非常突出，非常适合晶圆缺陷检测应用。