高压功率放大器在高速微液滴三维在线测量方法中的应用

实验名称：晶圆物理清洗中高速微液滴三维在线测量方法及光学折反射耦合装置传能效用的实验研究与分析

实验目的：本研究旨在探究孔径、压力等参数对微液滴三维测量精度与射流稳定性的影响，通过单相机光学反射系统结合OTF-BOCD算法，验证其同步性、实时性与重构精度，为晶圆清洗提供高精度在线监测方案。

测试设备：晶圆级物理清洗平台（含射流雾化喷头、运动控制单元、晶圆吸附平台）、三维视觉在线检测系统（集成工业CCD相机、LED频闪光源、放大镜头及精密移动平台）、信号发生器、功率放大器（AigtekATA-4315）以及计算机；

实验过程：实验以晶圆清洗中的高速微液滴为研究对象，通过光学折反射平台结合OTF-BOCD算法，实现了三维在线检测与异常识别。首先完成系统标定，验证单相机模式同步性优势；随后通过三维动态测量，以1.9ms的单帧处理速度精准获取液滴运动参数，并成功识别斜喷、卫星液滴等异常形态。实验在不同孔径和压力条件下验证了系统稳定性，最终通过实时性分析与精度评估，证实该方法可满足晶圆清洗工艺对微液滴在线检测的高效需求。

图1实验系统流程图

(a)立体视觉检测平台；(b)高频驱动时序控制示意图

图2三维视觉在线检测系统

实验结果：基于光学折反射的单相机方案可实现高速微液滴三维轨迹实时测量，单帧处理时间1.9ms，图像重构精度0.95；系统精准捕捉8.1–25.5m/s射流速度，水平位移误差≤6.1%；OTF-BOCD算法显著提升异常形貌识别灵敏度；在孔径30–50μm、压力150–260kPa范围内稳定运行，三维坐标误差<±5μm。该方法在实时性、精度与稳定性方面全面满足晶圆级物理清洗工艺要求。

图3微液滴速度测量

图4高速液微滴速度实时测量

图5异常射流形貌的贝叶斯变点检测

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图：ATA-4315高压功率放大器指标参数

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审核编辑 黄宇