一、市场背景

随着全球数字化转型加速，5G通信、人工智能、高性能计算等领域的爆发式增长，对集成电路的性能、集成度及可靠性提出了更高要求。

半导体晶圆检测作为确保芯片良率与性能的关键环节，其技术革新与产业发展深度绑定。在此背景下，半导体检测设备的市场需求持续攀升，其技术演进与市场需求呈现显著的正相关性。

图1 半导体在日常生活中的广泛应用

据VLSI数据统计，2023年全球半导体检测和量测设备市场规模达到128.3亿美元，在全球半导体制造设备中占比约为13%。与此同时，2025年中国晶圆检测设备市场规模预计突破80亿美元，年复合增长率达20%，远高于全球10%的平均水平。

图2 2023年全球半导体检测和量测设备在全球半导体制造设备中占比

二、客户痛点

半导体晶圆检测的技术突破直接决定着芯片良率提升的边界。以7nm及更先进制程为例，单片晶圆所需检测点数量较28nm制程增长4.1倍，这对运动控制平台的精度和效率提出了更严苛的要求。

传统检测设备普遍采用“工”字型运动路径（即XY轴交替往复运动），存在三大核心瓶颈：

1.效率低下：工字路径需多次往返覆盖晶圆表面，空程占比达40%左右，检测周期难以满足产线节拍需求；

2.精度受限：频繁启停与方向切换不仅导致机械振动，影响光学系统稳定性，而且需要较多的时间使PE整定在能接受的范围内；

3.适应性不足：晶圆边缘复杂形貌（如刻蚀图案、切割痕）易形成检测盲区，传统路径难以动态调整扫描密度，漏检率升高。

作为提供工业视觉智能检测设备及解决方案的行业翘楚，某行业龙头企业自主研发的系列晶圆缺陷检测装备在半导体等行业已与多位头部客户实现了合作，但在服务7nm以下制程客户时遭遇核心难题：检测效率低；因为受力变化、转台轴跳端跳或者直线台平面度引起表面变化，造成镜头离焦；转台高速运动，对直线轴造成扰动，导致成像模糊。

三、解决方案

螺旋运动特有的连续性路径特征，扫描路径可覆盖晶圆全域，单次扫描可完成检测，较传统“工”字运动减少约40%的机械移动时间。地心科技螺旋检测关键技术突破包含以下几个维度：

图3 典型螺旋线运动轨迹

精密距离控制：采用纳米级定位精度的Z轴平台（自研直线电机+交叉滚柱导轨），高动态精度确保传感器与晶圆表面距离恒定，空载截止频率可达200Hz以上

运动稳定性保障：直线轴采用气浮导轨技术，300-400mm行程内，平面度±0.5μm，俯仰角＜2arc sec。转台在高转速运动下的动平衡指标可达G0.4级，可以减小或消除由于旋转部件质量分布不均产生的不平衡力，不仅提高设备的运行效率及使用寿命，还极大地降低了对直线轴的扰动，使得更高分辨率，更小像元尺寸的传感器的使用成为可能。

气流优化设计：针对减重chuck盘的特殊气流扰动，通过空气动力学优化突破高速运转风噪与振动瓶颈。

无锡地心科技提供的定制化螺旋检测解决方案，可以在实现直线轴及转台协同作业的条件下，晶圆表面运动平面度<5μm；配合高动态响应的升降Z轴，可在运动过程中进行动态聚焦；转台携带chuck盘在6000rpm高速运动情况下，对直线轴的扰动小于±0.5μm。

图4 转台携带chuck盘在6000rpm高速运动情况下，晶圆运动平面度＜5μm（测距传感器：基恩士P015N,转台转速6000rpm,直线轴5mm/s,无采样平均）

四、核心产品

ASP系列高精度气浮直驱转台，采用旋转电机直接驱动，具备非常优秀的动态性能和定位精度。除了行业领先的轴向、径向和倾斜误差运动性能外，ASP气浮转台还具备卓越的旋转绝对定位精度、重复性和负载能力，很容易集成到多轴运动系统中。

专业针对半导体前道晶圆检测系统设计，具有极高的转速，可适配4.5寸/6寸/9寸全尺寸晶圆处理需求，避免传统平台因行程限制导致的检测盲区。产品支持5nm工艺节点检测，通过高转速动态响应能力与纳米级旋转精度，显著提升晶圆表面缺陷检测效率及量测精度。出色的定位性能、速度稳定性和高分辨率反馈。非接触式气浮轴承，有助于超精确运动性能。

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