缺陷检测设备的制作方法

1.本发明属于半导体集成电路制造设备领域，特别是涉及一种高吞吐量且兼容可变尺寸样品的缺陷检测设备。


背景技术：

2.半导体行业是个高投资且回报周期较长的行业，基于这个行业特点，样品吞吐量(thoughput)是半导体行业非常关注的一个因素。此外从前段制造到后段封测，样品和工艺的种类也是多种多样。从设备投资角度考虑，线上的设备需要有很高的兼容性，才可以在产线上运行更多样品，发挥最大的价值。目前市面上缺陷检测设备基本上单、多光学系统固定兼容，而没法做到多光学系统可变兼容。本发明给出了一个全新的系统解决方案。在泛半导体行业的面板及封装、缺陷检测方面使用颇具优势。
3.传统的架构分两种，一种是传统单光学系统架构，其通过样品在x轴和y轴方向多次移动来完成整个样品表面的缺陷检测。另一种是固定式多光学系统架构，其光学系统布置沿着x轴，样品沿y轴运动完成一次完成整个样品面扫描。
4.单光学系统架构如图1所示，其包括样品台11、运动装置10和位于样品台上方的单个光学镜头12，样品放置在承片台后，通过运动装置10的x轴和y轴一个步进、一个扫描，来完成对整个样品面的图像扫描检测。此方法结构简单，成熟稳定，缺点是随这样品增大，系统占地随之增大，扫描速度较慢，尤其是在大样品状态下缺点更为突出。
5.多光学系统架构如图2所示，其包括样品台11、运动装置10和位于样品台上方的多个光学镜头13，多个光学镜头13使得图像成像区域覆盖到整个x轴，这样样品仅沿着y轴进行扫描即可完成这个样品表面缺陷检测。此方案对运动平台要求相对简单，但是多光学系统因为存在视场重叠，软件和算法处理相对复杂。因为是单次扫描完成全面检测，故对焦深不能有太高的要求，所以此系统只能针对低精度(例如为大于10微米)缺陷检测。无法应对微米级及其以下的缺陷检测需求。如果需要提高精度，多光学系统均需有自己的自跟焦系统，对于算法和软件很控制来讲，难度叠加上升。
6.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

7.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种缺陷检测设备，用于解决现有技术中缺陷检测设备扫描速度慢或算法过于复杂的问题。
8.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种缺陷检测设备，所述缺陷检测设备包括：样品台；第一运动平台，所述样品台设置于第一运动平台上，所述第一运动平台包括y轴运动部、z轴运动部和t轴运动部：所述y轴运动部用于样品台的上下样品操作以及样品台的步进运动，所述z轴运动部用于调整样品台在垂直方向的高度，所述t轴运动部用
于调整样品台与水平面之间的角度，以适应样品的图像识别；双光学系统，包括第一光学模组和第二光学模组，用于对所述样品台上的样品进行图像识别；第二运动平台，所述第二运动平台设置于所述样品台上，所述双光学系统设置于所述第二运动平台上，所述第二运动平台上包括x轴扫描运动部和y轴间距运动部，所述x轴扫描运动部用于带动所述双光学系统做扫描运动，所述y轴间距运动部用于通过移动所述第一光学模组和第二光学模组以改变所述第一光学模组和第二光学模组之间的间距。
9.可选地，所述第一光学模组和第二光学模组可独立开启或关闭以独立对样品进行扫描，或可同时开启或关闭以同时对样品就行扫描。
10.可选地，所述第一光学模组和所述第二光学模组分别包含两个以上的具有不同精度的镜头。
11.可选地，所述第一光学模组和所述第二光学模组分别包含两个以上的具有不同倍率的镜头。
12.可选地，所述样品台包括第一吸附区、围绕于所述第一吸附区外围的第二吸附区及围绕于所述第二吸附区外围的第三吸附区，所述第一吸附区、所述第二吸附区和所述第三吸附区设置有多个吸附气孔，所述第一吸附区、所述第二吸附区和所述第三吸附区中的吸附气孔分别通过第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀独立控制通断。
13.可选地，所述第一吸附区位于所述样品台的角区域，所述第二吸附区呈l形围绕所述第一吸附区，所述第三吸附区呈l形围绕所述第二吸附区。
14.可选地，所述第一吸附区的所述第一吸附孔从所述样品台下方通过第一旋转接头与第一气管连接，所述第二吸附区的所述第二吸附孔从所述样品台下方通过第二旋转接头与第二气管连接，所述第三吸附区的所述第三吸附孔从所述样品台下方通过第三旋转接头与第三气管连接，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别控制所述第一气管、第二气管和第三气管的气流的通断。
15.可选地，所述第一吸附区、第二吸附区和第三吸附区的外侧边缘设置有定位销，且所述第一吸附区、第二吸附区和第三吸附区之间的相邻边缘不设置所述定位销。
16.可选地，当所述样品面积小于所述第一吸附区面积时，所述样品放置于所述第一吸附区中并开启所述第一电磁阀控制所述第一吸附孔对所述样品进行吸附；当所述样品面积大于所述第一吸附区小于所述第一吸附区和所述第二吸附区面积之和时，所述样品放置于所述第一吸附区和第二吸附区中并开启所述第一电磁阀和所述第二电磁阀控制所述第一吸附孔和第二吸附孔同时对所述样品进行吸附；当所述样品面积大于所述第一吸附区和所述第二吸附区面积之和小于所述第一吸附区、所述第二吸附区和所述第三吸附区面积之和时，所述样品放置于所述第一吸附区、第二吸附区和第三吸附区中并开启所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀控制所述第一吸附孔、第二吸附孔和第三吸附孔同时对所述样品进行吸附。
17.可选地，所述缺陷检测设备两侧设置有待检工位和已检工位，所述缺陷检测设备还包括双臂机器手臂，所述双臂机器手臂的间距与所述待检工位与所述样品台之间的间距，且与所述样品台与所述已检工位之间的间距，以实现同时从所述待检工位和所述样品台同时取样，或同时将样品放置于所述样品台和所述已检工位。
18.可选地，所述待检工位和已检工位还分别设置有第一升降装置和第二升降装置，
以使所述待检工位和已检工位与所述样品台保持在同一高度。
19.如上所述，本发明的缺陷检测设备，具有以下有益效果：
20.本发明方案采用双光学系统，且每个光学模组都可以配备不同精度或/及不同倍数的镜头，两个光学模组的间距可通过运动系统实现距离变动，在兼容不同尺寸样品需求的情况下可同时兼容高低两种测试精度，极大的丰富了设备在产线上的可量测的产品范围。同时，两个光学模组可同时工作，相当于在同样时间可以测试双倍区域，从而提高吞吐量。
21.本发明对应于样品尺寸变动，样品台采用分区机制，各分区可针对不同尺寸的样品独立开启和关闭吸附功能，以应对不同尺寸样品的吸附工作，进而满足不同尺寸样品的检测需求。
22.本发明在上下料时，采用三工位(待检工位、样品台和已检工位)自动化操作，最大限度减少等待时间，本发明极大程度提高了设备测量速度，进而使得吞吐量提高。
附图说明
23.所包括的附图用来提供对本技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于说明本技术的实施方式，并与文字描述一起来阐释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例。
24.图1显示为单光学系统架构示意图。
25.图2显示为多光学头系统架构示意图。
26.图3显示为本发明实施例的缺陷检测设备的结构示意图。
27.图4显示为本发明实施例的缺陷检测设备的样品台的结构示意图。
28.图5显示为本发明实施例的缺陷检测设备的工位结构示意图。
29.元件标号说明
30.201
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第一光学模组
31.202
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第二光学模组
32.211
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x轴扫描运动部
33.212
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y轴间距运动部
34.221
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y轴运动部
35.222
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z轴运动部
36.223
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t轴运动
37.23
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样品台
38.231
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第一吸附区
39.232
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第一吸附孔
40.233
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第二吸附区
41.234
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第二吸附孔
42.235
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第三吸附区
43.236
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第三吸附孔
44.237
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定位销
45.24
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待检工位
46.241
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第一升降装置
47.25
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已检工位
48.251
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第二升降装置
具体实施方式
49.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
50.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
51.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
52.如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
53.为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
54.在本技术的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
55.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
56.如图3所示，本实施例提供一种缺陷检测设备，所述缺陷检测设备包括：样品台23、第一运动平台、双光学系统和第二运动平台。
57.如图4所示，所述样品台23包括第一吸附区231、围绕于所述第一吸附区231外围的第二吸附区233及围绕于所述第二吸附区233外围的第三吸附区235，所述第一吸附区231、所述第二吸附区233和所述第三吸附区235设置有多个吸附气孔，所述第一吸附区231、所述第二吸附区233和所述第三吸附区235中的吸附气孔分别通过第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀独立控制通断。
58.如图4所示，在一个实施例中，所述第一吸附区231位于所述样品台23的角区域，其可以呈矩形或正方形，所述第二吸附区233呈l形围绕所述第一吸附区231，所述第三吸附区235呈l形围绕所述第二吸附区233。在此实施例中，所述第一吸附区231、第二吸附区233和第三吸附区235的外侧边缘设置有定位销237，且所述第一吸附区231、第二吸附区233和第
三吸附区235之间的相邻边缘不设置所述定位销237。本技术将所述第一吸附区231设置于所述样品台23的角区域，第二吸附区233和第三吸附区235设置为l形，可以更合理地配置所述定位销237，且该定位销237不会影响相邻吸附区之间的组合，以更合理地形成不同尺寸大小的吸附区域，且可以使得不同尺寸的样品更牢固地吸附在所述样品台23上。
59.当然，在一些其他的实施例中，所述第一吸附区231也可以设置于所述样品台23的中央区域，其可以呈矩形、正方形或圆形等，所述第二吸附区233可以呈环形围绕所述第一吸附区231，所述第三吸附区235可以呈环形围绕所述第二吸附区233，且并不限于此处所列举的示例。
60.在一个实施例中，所述第一吸附区231的所述第一吸附孔232从所述样品台23下方通过第一旋转接头与第一气管连接，所述第二吸附区233的所述第二吸附孔234从所述样品台23下方通过第二旋转接头与第二气管连接，所述第三吸附区235的所述第三吸附孔236从所述样品台23下方通过第三旋转接头与第三气管连接，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别控制所述第一气管、第二气管和第三气管的气流的通断，本发明通过旋转接头连接气管和吸附区，可以使得吸附区的通气和旋转时各气管之间不会发生干涉而导致气管的变形等，同时可保证气管通气的稳定性。
61.在本实施例中，当所述样品面积小于所述第一吸附区231面积时，所述样品放置于所述第一吸附区231中并开启所述第一电磁阀控制所述第一吸附孔232对所述样品进行吸附；当所述样品面积大于所述第一吸附区231小于所述第一吸附区231和所述第二吸附区233面积之和时，所述样品放置于所述第一吸附区231和第二吸附区233中并开启所述第一电磁阀和所述第二电磁阀控制所述第一吸附孔232和第二吸附孔234同时对所述样品进行吸附；当所述样品面积大于所述第一吸附区231和所述第二吸附区233面积之和小于所述第一吸附区231、所述第二吸附区233和所述第三吸附区235面积之和时，所述样品放置于所述第一吸附区231、第二吸附区233和第三吸附区235中并开启所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀控制所述第一吸附孔232、第二吸附孔234和第三吸附孔236同时对所述样品进行吸附。本发明对应于样品尺寸变动，样品台23采用分区机制，各分区可针对不同尺寸的样品独立开启和关闭吸附功能，以应对不同尺寸样品的吸附工作，进而满足不同尺寸样品的检测需求。
62.如图3所示，所述样品台23设置于第一运动平台上，所述第一运动平台包括y轴运动部221、z轴运动部222和t轴运动223部：所述y轴运动部221用于样品台23的上下样品操作以及样品台23的步进运动，所述y轴运动部221例如可以通过一水平方向的导轨和步进电机实现，所述z轴运动部222用于调整样品台23在垂直方向的高度，所述z轴运动部222例如可以通过一垂直方向的导轨和电机实现，所述t轴运动223部用于调整样品台23与水平面之间的角度，以适应样品的图像识别，所述t轴运动223部例如可以通过推拉顶针和电机实现。
63.如图3所示，所述双光学系统包括第一光学模组201和第二光学模组202，用于对所述样品台23上的样品进行图像识别。
64.在一个实施例中，所述第一光学模组201和第二光学模组202可独立开启或关闭以独立对样品进行扫描，或可同时开启或关闭以同时对样品就行扫描。
65.在一个实施例中，所述第一光学模组201和所述第二光学模组202分别包含两个以上的具有不同精度的镜头。
66.在一个实施例中，所述第一光学模组201和所述第二光学模组202分别包含两个以上的具有不同倍率的镜头。
67.本发明方案采用双光学系统，且每个光学模组都可以配备不同精度或/及不同倍数的镜头，两个光学模组的间距可通过运动系统实现距离变动，在兼容不同尺寸样品需求的情况下可同时兼容高低两种测试精度，极大的丰富了设备在产线上的可量测的产品范围。同时，两个光学模组可同时工作，相当于在同样时间可以测试双倍区域，从而提高吞吐量。
68.如图3所示，所述第二运动平台设置于所述样品台23上，所述双光学系统设置于所述第二运动平台上，所述第二运动平台上包括x轴扫描运动部211和y轴间距运动部212，所述x轴扫描运动部211用于带动所述双光学系统做扫描运动，所述y轴间距运动部212用于通过移动所述第一光学模组201和第二光学模组202以改变所述第一光学模组201和第二光学模组202之间的间距，例如，可以通过导轨和电机，实现所述第一光学模组201和第二光学模组202相背运动或相向运动，从而调节所述第一光学模组201和第二光学模组202之间的间距。在一个实施例中，所述第一光学模组201和第二光学模组202的间距可以设定为100毫米至目标间距之间。在一个实施例中，根据所述样品的尺寸，设置所述第一光学模组201和第二光学模组202的间距，使得第一光学模组201扫描区域的最后一行(或列)与第二光学模组202扫描区域的第一行(或列)相接，进而组成完成的图像，可以缩短一半的扫描时间，大大提高检测效率。
69.如图3和图5所示，所述缺陷检测设备两侧设置有待检工位24和已检工位25，所述缺陷检测设备还包括双臂机器手臂，所述双臂机器手臂的间距与所述待检工位24与所述样品台23之间的间距，且与所述样品台23与所述已检工位25之间的间距，以实现同时从所述待检工位24和所述样品台23同时取样，或同时将样品放置于所述样品台23和所述已检工位25。具体地，当测试结束样品台23运动到下片位置后，双臂机器人可以同时从待检工位24和样品台23上同时取待检片和检测片，取片完成后同时将待检片放到样品台23上和将检测片放置到已检工位25上，进而大大缩短上下片所需的时间和流程。
70.如图3和图5所示，所述待检工位24和已检工位25还分别设置有第一升降装置241和第二升降装置251，以使所述待检工位24和已检工位25与所述样品台23保持在同一高度。
71.本发明在上下料时，采用三工位(待检工位24、样品台23和已检工位25)自动化操作，最大限度减少等待时间，本发明极大程度提高了设备测量速度，进而使得吞吐量提高。
72.如上所述，本发明的缺陷检测设备，具有以下有益效果：
73.本发明方案采用双光学系统，且每个光学模组都可以配备不同精度或/及不同倍数的镜头，两个光学模组的间距可通过运动系统实现距离变动，在兼容不同尺寸样品需求的情况下可同时兼容高低两种测试精度，极大的丰富了设备在产线上的可量测的产品范围。同时，两个光学模组可同时工作，相当于在同样时间可以测试双倍区域，从而提高吞吐量。
74.本发明对应于样品尺寸变动，样品台23采用分区机制，各分区可针对不同尺寸的样品独立开启和关闭吸附功能，以应对不同尺寸样品的吸附工作，进而满足不同尺寸样品的检测需求。
75.本发明在上下料时，采用三工位(待检工位24、样品台23和已检工位25)自动化操
作，最大限度减少等待时间，本发明极大程度提高了设备测量速度，进而使得吞吐量提高。
76.所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
77.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种缺陷检测设备，其特征在于，所述缺陷检测设备包括：样品台；第一运动平台，所述样品台设置于第一运动平台上，所述第一运动平台包括y轴运动部、z轴运动部和t轴运动部：所述y轴运动部用于样品台的上下样品操作以及样品台的步进运动，所述z轴运动部用于调整样品台在垂直方向的高度，所述t轴运动部用于调整样品台与水平面之间的角度，以适应样品的图像识别；双光学系统，包括第一光学模组和第二光学模组，用于对所述样品台上的样品进行图像识别；第二运动平台，所述第二运动平台设置于所述样品台上，所述双光学系统设置于所述第二运动平台上，所述第二运动平台上包括x轴扫描运动部和y轴间距运动部，所述x轴扫描运动部用于带动所述双光学系统做扫描运动，所述y轴间距运动部用于通过移动所述第一光学模组和第二光学模组以改变所述第一光学模组和第二光学模组之间的间距。2.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述第一光学模组和第二光学模组可独立开启或关闭以独立对样品进行扫描，或可同时开启或关闭以同时对样品就行扫描。3.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述第一光学模组和所述第二光学模组分别包含两个以上的具有不同精度的镜头。4.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述第一光学模组和所述第二光学模组分别包含两个以上的具有不同倍率的镜头。5.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述样品台包括第一吸附区、围绕于所述第一吸附区外围的第二吸附区及围绕于所述第二吸附区外围的第三吸附区，所述第一吸附区、所述第二吸附区和所述第三吸附区设置有多个吸附气孔，所述第一吸附区、所述第二吸附区和所述第三吸附区中的吸附气孔分别通过第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀独立控制通断。6.根据权利要求5所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述第一吸附区位于所述样品台的角区域，所述第二吸附区呈l形围绕所述第一吸附区，所述第三吸附区呈l形围绕所述第二吸附区。7.根据权利要求5所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述第一吸附区的所述第一吸附孔从所述样品台下方通过第一旋转接头与第一气管连接，所述第二吸附区的所述第二吸附孔从所述样品台下方通过第二旋转接头与第二气管连接，所述第三吸附区的所述第三吸附孔从所述样品台下方通过第三旋转接头与第三气管连接，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别控制所述第一气管、第二气管和第三气管的气流的通断。8.根据权利要求5所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述第一吸附区、第二吸附区和第三吸附区的外侧边缘设置有定位销，且所述第一吸附区、第二吸附区和第三吸附区之间的相邻边缘不设置所述定位销。9.根据权利要求5所述的缺陷检测设备，其特征在于：当所述样品面积小于所述第一吸附区面积时，所述样品放置于所述第一吸附区中并开启所述第一电磁阀控制所述第一吸附孔对所述样品进行吸附；当所述样品面积大于所述第一吸附区小于所述第一吸附区和所述第二吸附区面积之和时，所述样品放置于所述第一吸附区和第二吸附区中并开启所述第一
电磁阀和所述第二电磁阀控制所述第一吸附孔和第二吸附孔同时对所述样品进行吸附；当所述样品面积大于所述第一吸附区和所述第二吸附区面积之和小于所述第一吸附区、所述第二吸附区和所述第三吸附区面积之和时，所述样品放置于所述第一吸附区、第二吸附区和第三吸附区中并开启所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀控制所述第一吸附孔、第二吸附孔和第三吸附孔同时对所述样品进行吸附。10.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述缺陷检测设备两侧设置有待检工位和已检工位，所述缺陷检测设备还包括双臂机器手臂，所述双臂机器手臂的间距与所述待检工位与所述样品台之间的间距，且与所述样品台与所述已检工位之间的间距，以实现同时从所述待检工位和所述样品台同时取样，或同时将样品放置于所述样品台和所述已检工位。11.根据权利要求10所述的缺陷检测设备，其特征在于：所述待检工位和已检工位还分别设置有第一升降装置和第二升降装置，以使所述待检工位和已检工位与所述样品台保持在同一高度。

技术总结
本发明提供一种缺陷检测设备，包括：样品台；第一运动平台，样品台设置于第一运动平台上，第一运动平台包括Y轴运动部、Z轴运动部和T轴运动部：双光学系统，包括第一光学模组和第二光学模组，用于对样品台上的样品进行图像识别；第二运动平台，双光学系统设置于第二运动平台上，包括X轴扫描运动部和Y轴间距运动部。本发明极大的丰富了设备在产线上的可量测的产品范围，以及极大程度提高了设备测量速度，进而使得吞吐量提高。进而使得吞吐量提高。进而使得吞吐量提高。


技术研发人员：李宾 吴玉年 杨江涛
受保护的技术使用者：晶诺微（上海）科技有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/21