晶圓的制造和測試是如今半導體制造過程中不可或缺的一部分。如今，晶圓檢測機不僅要求伺服驅動器要高性能、高精度，而且需確保24/7生產，維護時間少，可靠性高。當測試設備制造商創新研發生產下一代檢測機時，Elmo的伺服驅動器和控制器成為被市場證明的最合適的解決方案。

你可通過閱讀以下案例研究，獲得更全面的了解：

糾錯功能幫助系統達到10nm精度的最終目標。

凹口定位功能可以在最高轉速下定位晶圓。

專有的自動對焦功能有效提高機器吞吐量，使晶圓達到已對焦測量目標。

設備要求

對于領先的半導體檢測設備制造商而言，伺服性能在整個系統中起著極其重要的作用。由于系統分辨率為1nm，且需在動態方面運行，具有一定的挑戰性，因此制造商需要生產具有獨特特性的創新高性能檢測臺。現有設備包括4個檢測軸，加上另外6個Elmo驅動型軸必須集成到平臺中。由于這些是在設備內部及晶圓附近的非常敏感的組件，因此“設計”的每一個小細節都至關重要，尤其需要確認設備多年運行的可靠性，這一點決定成敗。

運動控制解決方案

Gold Whistle伺服驅動器

Gold Maestro控制器

6個Gold Whistle驅動器緊密地被集成在一個定制的PCB上，并安裝在檢測臺的運動部件中，緊鄰相應的電機和編碼器，可以將相位和編碼器電纜縮短到最小。這些驅動器都通過EtherCAT網絡與Elmo的Gold Maestro主控制器相連，后者以500微秒的超高速周期時間管理系統。只需將更多的軸添加到EtherCAT網絡并分配它們的地址，系統就可以輕松地使用更多的軸進行擴展。

Elmo的Gold Maestro可同時運行多達16個可執行異步序列的并行程序，而機器的主機只需觸發必要的序列，例如“加載晶圓”，Gold Maestro就會管理該序列并報告事件。由于主機不必浪費時間輪詢序列狀態，因此使用這種異步機制可以節省主機的計算資源。

由于驅動器會受到持續的振動和沖擊，因此需要通過使用經過充分驗證的萬無一失的電子設備來承受這種振動和沖擊，這一點至關重要。與電機本身產生的熱量相比，驅動器產生的熱量可以忽略不計，電機在每100瓦的機械功率下將產生大約10瓦的熱量，得益于經過99%驗證的效率，這些驅動器將僅產生1瓦的熱量。

檢測臺的機械精密度需要達到10納米精度的最終目標，考慮到檢測舞臺的X、Y、Z和θ軸都不是100%彎曲、平直、精確或剛性的，這并非易事。Elmo引入3D糾錯功能，主要通過采用預加載的糾錯表，以此表示檢測臺的誤差，并通過誤差數據自動補償定位。Elmo Application Studio的環境集成了用于測量這些機械錯誤的高級自動化工具，提供了一個簡單易用的圖形用戶界面。

該系統中的每一個Elmo Gold驅動器都以高達20KHz的循環速率管理各級聯的位置-速度-電流閉環。強大的DSP還管理著10多個各種類型的內嵌高階濾波器：低通/陷波/反陷波/雙四階/超前-滯后，其中一些會根據運動動態而變化。此外，該系統還采用了非線性特殊算法，以提高穩定時間。

該驅動器包含一個缺口查找功能，這是一個便于機器搜索新到達晶圓方向的序列。具體任務是持續旋轉θ軸，直到專用傳感器檢測到缺口（晶圓邊緣上的一個特殊V形標記），并將其角度報告給主機。如果能夠更快地發現缺口，這就意味著每小時可以獲得處理更多的晶圓。因此這項簡單的任務程序是在極低的驅動水平下執行的，其中晶圓邊緣的模擬信號以20KHz的采樣率進行采樣，并且能夠在最高轉速下檢測缺口標記。

在晶圓的檢測中，我們還使用了一個嵌入式相機。每個測量點都由一個具有固定鏡頭的高分辨率、高幅度的光學相機進行捕捉。根據對焦感測試硬件，向上/向下輕微移動晶圓（檢測臺Z軸），以完成相機的對焦。為了提高產量， XY平臺會在測量點之間移動的同時進行對焦，使得晶圓能夠到達已經對焦的測量目標。由于此功能包含特殊的硬件接口和特殊算法，因此Elmo專門為該應用設置了自定義功能。由于Elmo Gold驅動器內部有一個靈活的FPGA，因此此類定制功能相對易于實現。

一系列的結果是:

能夠將Elmo的同類最佳引腳型高性能伺服驅動器集成到創新檢測臺中，以此顯著提高晶圓檢測機的性能。該驅動器具有定制功能，例如：光學相機鏡頭自動對焦功能、集成式缺口探測器功能，可以幫助定位晶圓和自動糾錯，從而顯著提高機器的準確性、效率和速度。

關于Elmo

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