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晶圆缺陷检测，解决“自动追焦”难题提高检测精度与效率
2026-06-03
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“地心科技高精密XY一体式直线运动台ONEXY系列，搭配SurfaceZ系列高精度升降台，完美实现晶圆缺陷检测应用中的快速自动追焦难题，并实现了等间距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。”
01 晶圆缺陷AOI检测 图片来自于 陈世炜的“基于明暗场成像的多扫描方式图案化晶圆检测技术研究”，侵删 典型AOI检测系统示意图 02 AOI检测系统的“景深” 景深和分辨率的关系，图片来自于Edmund，侵删 03 晶圆“翘曲度”的影响 晶圆在各工序中受到应力（机械应力）。大多数情况下，这种应力对于晶圆表面和背面作用的不平衡会导致翘曲。尤其在研磨工序中，若作用于加工面的应力很强，则残留应力会造成凸状的翘曲（顺翘）或凹状的翘曲（反翘）。同时，由于加工精度的影响，晶圆的本身厚度，也会有一定范围的偏差。 晶圆厚度偏差与翘曲度 通常的检测系统中，对于翘曲超过一定量的晶圆，一般会在晶圆的边缘做光学系统的对焦。这样设置的目的是，每次晶圆运动到视场范围内时，即可触发相机进行采样，提高检测效率。随之而来的问题是，由于晶圆表面翘曲度的影响，晶圆边缘在景深范围内，而晶圆的中心区域大部分却在景深范围之外。从而导致由于光学系统离焦，检测系统的成像质量不佳，出现缺检漏检的的现象。 光学系统离焦导致的晶圆中心区域成像质量不佳现象 “要保持检测系统的整体性能，对于整个运动系统，XY扫描平台要有非常好的精度和平面度。否则如果XY扫描平台本身的平面度不好，平台本身就会带来很大的焦点位置误差。Y轴在快速扫描过程中，动态跟随误差要足够小，否则基于Y轴的触发信号就不准确。 Z轴的精度和动态性能，包括跟随误差和空载截止频率要足够好，在极短的时间内要持续实时调焦。同时，晶圆每次进出光学系统视场，系统都会开关一次自动聚焦，所以Z轴要有足够的刚性减少过冲，并且过冲后能快速整定。” 在晶圆缺陷检测的高速运动过程中，完成快速自动对焦，这对于运动系统是一个不小的挑战。 04“地心科技”解决方案 自动聚焦原理 地心科技的经典解决方案之一，是使用XY一体式设计的开放式结构平台ONEXY-350-350，配合Surface Z升降台。对于被测6英寸或者8英寸晶圆（Wafer），将Wafer吸附在Chuck表面，X轴步进运动，Y轴负责“弓”字型扫描。通过控制器端的PEG/PSO基于位置触发，可达到每间隔1um，甚至更小的间隔触发图像传感器采集图像，轻松实现扫描检测。Z轴升降台实时补偿Wafer高度，使其始终保持在相机的焦距范围内。 ONEXY-350-350 配合Surface Z 自动聚焦方案 XY轴使用地心科技ONEXY系列高精度一体式XY运动平台。ONEXY系列采用地心科技自主研发的直驱电机，开放式结构，XY一体式设计。底轴双电机驱动，动态性能出色，具备更好的几何性能和更高的承载能力，低侧面高度，阿贝误差小，最大行程范围可达500mm*500mm，提供多种反馈选项（可选零膨胀光栅尺）。机械性能非常突出，非常适合晶圆缺陷检测应用。 ONEXY-350-350一体式XY运动平台 Surface Z 高精度直驱升降台 05“自动追焦”的效果 Z轴实时追踪焦距 开启自动聚焦后的晶圆检测效果 开启自动聚焦前后的晶圆检测效果对比
镜头的景深(DOF)是镜头在物体位置靠近和远离最佳焦点时，在无需重调焦距的情况下保持所需图像质量（在指定对比度下的空间频率）的能力。一般来说，成像系统的分辨率越高，景深就会越小。晶圆检测的AOI系统的景深（DOF）通常在10um以内。这也就是说，晶圆和镜头的相对位置偏差，要保持在10um以内。有效行程： 350*350mm； 双向重复定位误差： ≤±0.2um； 平面度： ≤±2.5um； 最大速度： 2000mm/s 最大负载： 45kg； 侧面高度： 115mm； 在位稳定性： ≤±10nm； 有效行程： 5mm 双向重复定位误差： ≤±0.1μm 空载截止频率： ≥200Hz 最大速度： 5mm/s 在位稳定性： 5nm 最小步进量： 5nm
