CN114543665A - 一种半导体检测相机模组安装校准装置及其校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供半导体检测相机模组安装校准装置，包括柔性铰，第一部分固接于第一光路装置，且第一光路装置具有第一坐标系；其第二部分固接于第二光路装置，且第二光路装置具有与待检测样品平台一致的第二坐标系，第二坐标系与第一坐标系之间具有偏差δ，第一部分和第二部分之间设有鱼眼接头连接单元，用于实现偏差δ的精准调节。本发明还提供半导体检测相机模组安装校准方法以及用途。本发明可以精确调节安装上的偏差，不仅提高相机与运动台坐标系校准的精度，降低了通过图像识别来进行坐标系偏离误差补偿的难度；同时还大大降低了对整机各模块设计中安装定位精度的要求，从而为晶圆预对准步骤提供了精度保障。

Description

一种半导体检测相机模组安装校准装置及其校准方法
技术领域
本发明属于半导体检测设备技术领域，具体设计一种通用的相机角度调整装置。
背景技术
现有半导体技术中，需要在调平、光刻工序前，对晶圆进行预对准，尽量缩小晶圆从晶圆盒中由机械手取出再放到精对准工位的位置重复性误差。目前采用的预对准定位方法都采用线性CCD(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)传感器检测晶圆边缘及晶圆中心。
半导体检测设备中，常用的CCD相机光路（透镜镜筒）模组通常通过C接口配合顶丝便捷地进行固定，C接口可以保证光路模组在对接时光路中心重合（即限制了X,Y的位置），但是不能约束转角θ。具体如图1和图2所示。
在安装时相机视野决定坐标系CORD1与运动台XY轴确定的坐标系CORD2之间必然存在偏差δ，手动调整很难将偏差δ调整至很小，因此本领域迫切需要能够将偏差δ进行精准调节的技术方案。
基于以上，本申请提供了解决以上技术问题的技术方案。
发明内容
本发明的第一目的在于获得一种可以精准调节晶圆预对准偏差的半导体检测相机模组安装校准装置。
本发明的第二目的在于获得一种可以精准调节晶圆预对准偏差的半导体检测相机模组安装校准方法。
本发明的第三目的在于获得一种精准调节晶圆预对准偏差的应用。
本发明的第一方面提供一种半导体检测相机模组安装校准装置，包括柔性铰，
所述柔性铰的第一部分固接于所述半导体检测相机模组的第一光路装置，且所述半导体检测相机模组的第一光路装置具有第一坐标系，
所述柔性铰的第二部分固接于所述半导体检测相机模组的第二光路装置，且所述半导体检测相机模组的第二光路装置具有与待检测样品平台一致的第二坐标系，所述第二坐标系与所述第一坐标系之间具有偏差δ，
所述柔性铰的第一部分和所述柔性铰的第二部分之间设有鱼眼接头连接单元，所述鱼眼接头连接单元用于实现所述偏差δ的精准调节。
在本发明的一个具体实施方式中，所述半导体检测相机为CCD相机。
在本发明的一个具体实施方式中，所述鱼眼接头连接单元中，包括：
头部鱼眼结构，所述头部鱼眼结构套接于摇杆，所述摇杆固接于所述柔性铰的第一部分，其中所述摇杆可在所述头部的鱼眼结构中转动一定的角度，且所述摇杆可在所述头部鱼眼结构中滑动一定的距离，从而为所述柔性铰的第一部分提供Z轴上的微调自由度，并由此调节固接在所述柔性铰的第一部分上的第一光路装置在Z轴上的微调自由度；
尾部螺纹结构，所述尾部的螺纹结构与所述柔性铰的第二部分螺纹连接；
所述头部鱼眼结构和所述尾部结构中间设有弹性装置。
在本发明的一个具体实施方式中，应用于所述的半导体检测相机模组，其包括如下步骤：
在进行对第一坐标系和第二坐标系的偏差δ进行校准时，
拧动所述尾部的螺纹结构，使得所述中部的弹性装置，例如弹簧，进行压缩，使得所述摇杆在带动所述柔性铰的第一部分转动一定角度时并在所述头部鱼眼结构中滑动一定距离，从而实现精准调节。
在本发明的一个具体实施方式中，所述半导体检测相机为CCD相机。
本发明的第二方面提供一种半导体检测相机模组安装校准方法，其应用于本发明所述的半导体检测相机模组，其包括如下步骤：
将所述柔性铰的第一部分固接于所述半导体检测相机模组的第一光路装置，且所述半导体检测相机模组的第一光路装置具有第一坐标系，
将所述柔性铰的第二部分固接于所述半导体检测相机模组的第二光路装置，且所述半导体检测相机模组的第二光路装置具有与待检测样品平台一致的第二坐标系，
在进行对第一坐标系和第二坐标系的偏差δ进行校准时，
通过所述柔性铰的第一部分和所述柔性铰的第二部分之间设有鱼眼接头连接单元，实现所述偏差δ的精准调节。
本发明的第三方面提供一种半导体检测相机模组安装校准装置的用途，其用于晶圆预对准。
本发明能够带来以下至少一种有益效果：
不仅提高了相机与运动台坐标系校准的精度，降低了通过图像识别来进行坐标系偏离误差补偿的难度；同时还大大降低了对整机各模块设计中安装定位精度的要求，从而为晶圆预对准步骤提供了精度保障。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为现有技术的半导体检测相机模组安装校准装置。
图2为本发明的一个半导体检测相机模组安装校准装置的示例。
图3为图2的一个半导体检测相机模组安装校准装置的俯视图。
具体实施方式
本发明中，发明人经过了广泛和深入的试验，为了解决现有技术定位精准不足的问题，发现一种方便可行的方式，不仅提高了相机与运动台坐标系校准的精度，降低了通过图像识别来进行坐标系偏离误差补偿的难度；同时还大大降低了对整机各模块设计中安装定位精度的要求，从而为晶圆预对准步骤提供了精度保障。
除非另有明确的规定和限定，本发明的术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在此术语例如“顶”、“底”、“上方”、“下方”、“上面”、“下面”等等用来描述如在附图中所示的一个元件、层或区域相对于另一个元件、层或区域的关系。可以理解到，除了在附图中描述的取向之外，这些术语应该也包含装置的其他取向。
可以理解到，尽管术语“第一”、“第二”等等可以在此用来说明不同的元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅用来将一个元件与另一个元件区分开。因此，第一元件可以被称为第二元件，而不背离本发明构思的教导。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请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。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等描述的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，示出了现有技术的半导体检测相机模组安装校准装置。常用的CCD相机光路（透镜镜筒）模组包括半导体检测相机模组的第一光路装置100（上镜筒）和半导体检测相机模组的第二光路装置200（下镜筒）。所述第一光路装置100（上镜筒）上方设有相机固定螺纹接口4，所述半导体检测相机模组的第二光路装置200（下镜筒）设有C接口3和紧固螺钉201，通常通过C接口3配合紧固螺钉201（顶丝）便捷地进行固定，C接口3可以保证光路模组在对接时光路中心重合（即限制了X,Y的位置），但是不能约束转角θ。
在安装时相机的视野决定坐标系CORD1与待检测平台（例如为运动台）的XY轴确定的坐标系CORD2之间必然存在偏差δ，手动调整很难将偏差δ调整至很小，因此本领域迫切需要能够将偏差δ进行精准调节的技术方案。
如图2所示的本发明的示例性的半导体检测相机模组安装校准装置，包括柔性铰，所述柔性铰的第一部分101固接于所述半导体检测相机模组的第一光路装置100（图3中未示），且所述半导体检测相机模组的第一光路装置100具有第一坐标系，所述柔性铰的第二部分202固接于所述半导体检测相机模组的第二光路装置200（图3中未示），且所述半导体检测相机模组的第二光路装置200具有与待检测样品平台一致的第二坐标系，所述第二坐标系与所述第一坐标系之间具有偏差δ，所述柔性铰的第一部分101和所述柔性铰的第二部分102之间设有鱼眼接头连接单元300，所述鱼眼接头连接单元用于实现所述偏差δ的精准调节。
在本发明的一个具体实施方式中，所述固接方式为夹持方式、螺纹紧固、销钉栓接的方式。这些固接方式的优点是均属于比较方便拆卸的机械固定方式。但本领域技术人员可以理解，本领域常用的机械固定方式应当都能在此处应用，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
在本发明的一个具体实施方式中，所述半导体检测相机为CCD相机。
本发明人发现，现有技术中，在安装时相机视野决定坐标系CORD1（第一坐标系）与运动台XY轴确定的坐标系CORD2（第二坐标系）之间必然存在偏差δ，手动调整很难将偏差δ调整至很小。而本发明人通过创新性地采用鱼眼接头连接单元，使得第一坐标系与第二坐标系之间偏差的精准调节能够实现，由此，不仅提高了相机与运动台坐标系校准的精度，降低了通过图像识别来进行坐标系偏离误差补偿的难度；同时还大大降低了对整机各模块设计中安装定位精度的要求。
在本发明的一个具体实施方式中，所述第一光路装置为上镜筒，所述第二光路装置为下镜筒。
如图2和图3所示，所述鱼眼接头连接单元300中，包括：头部鱼眼结构301，所述头部鱼眼结构301套接于摇杆102，所述摇杆102固接于所述柔性铰的第一部分101，其中所述摇杆102可在所述头部的鱼眼结构301中转动一定的角度，且所述摇杆102可在所述头部鱼眼结构301中滑动一定的距离，从而为所述柔性铰的第一部分101提供X轴、Y轴和Z轴上的微调自由度，并由此调节固接在所述柔性铰的第一部分上101的第一光路装置100（图2和3中未示出）在X轴、Y轴和Z轴上的微调自由度。具体参看图3的鱼眼接头连接单元的俯视图，还包括尾部的螺纹结构302，所述尾部的螺纹结构302与所述柔性铰的第二部分202螺纹连接；所述头部鱼眼结构301和所述尾部结构302中间设有弹性装置303。
本发明的精准调节可按如下方式进行：柔性铰的第一部分和第二部分分别夹持于光路的上下两个模块（第一光路装置和第二光路装置），柔性铰之间通过螺丝带动一鱼眼接头，鱼眼接头中穿过螺纹杆（也即以螺纹方式与柔性铰第一部分连接的摇杆），固定于柔性铰的第一部分。在进行对第一坐标系和第二坐标系的偏差δ进行校准时，顺时针拧动螺丝，拉动鱼眼接头，压缩弹簧，鱼眼接头关节处发生转动，同时螺纹杆沿关节发生小幅滑动。从而实现上下两模块角度的精准调节。
具体地，在进行对第一坐标系和第二坐标系的偏差δ进行校准时，拧动所述尾部的螺纹结构302，使得所述中部的弹簧303进行压缩，从而使得所述摇杆102在带动所述柔性铰的第一部分101转动时并在所述头部鱼眼结构301中滑动，从而实现精准调节。更具体地，顺时针拧动螺丝（螺纹结构），拉动鱼眼接头，压缩弹簧，鱼眼接头关节处发生转动，同时螺纹杆沿关节发生小幅滑动。从而实现上下两模块角度的精准调节。
综上所述，如图2和3所示的本发明的具体实施方式获得了如下效果：提高了相机与运动台坐标系校准的精度，降低了通过图像识别来进行坐标系偏离误差补偿的难度；同时还大大降低了对整机各模块设计中安装定位精度的要求，从而为晶圆预对准步骤提供了精度保障。
更具体地，将所述偏差调节从C接口的平面调节转化为Z维度的调节：柔性铰的第一部分和第二部分之间具有Z轴转动的自由度（RZ, Rotate Z）；在调节的过程中，第二部分和摇杆一起绕着柔性铰的中心转动，鱼眼接头的活动部分会跟着一起转动，鱼眼接头的本体只会沿着调整螺丝的方向前后运动，因此，摇杆与鱼眼接头的接触点会在摇杆上产生滑移。因此，本发明通过螺丝的方式使得转动距离更加容易调节，综合各种范式达到了精准调节，并且由于鱼眼接头装置的可得性，使得现有技术的相机检测都可以容易地进行升级改造。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种半导体检测相机模组安装校准装置，其特征在于，包括柔性铰，
所述柔性铰的第一部分固接于所述半导体检测相机模组的第一光路装置，且所述半导体检测相机模组的第一光路装置具有第一坐标系，
所述柔性铰的第二部分固接于所述半导体检测相机模组的第二光路装置，且所述半导体检测相机模组的第二光路装置具有与待检测样品平台一致的第二坐标系，所述第二坐标系与所述第一坐标系之间具有偏差δ，
所述柔性铰的第一部分和所述柔性铰的第二部分之间设有鱼眼接头连接单元，所述鱼眼接头连接单元用于实现所述偏差δ的精准调节。
2.如权利要求1所述的半导体检测相机模组安装校准装置，其特征在于，所述半导体检测相机为CCD相机。
3.如权利要求1所述的半导体检测相机模组安装校准装置，其特征在于，所述鱼眼接头连接单元中，包括：
头部鱼眼结构，所述头部鱼眼结构套接于摇杆，所述摇杆固接于所述柔性铰的第一部分，其中所述摇杆可在所述头部鱼眼结构中转动一定的角度，且所述摇杆可在所述头部鱼眼结构中滑动一定的距离，从而为所述柔性铰的第一部分提供Z轴上的微调自由度，并由此调节固接在所述柔性铰的第一部分上的所述第一光路装置在Z轴上的微调自由度；
尾部螺纹结构，所述尾部螺纹结构与所述柔性铰的第二部分螺纹连接；
所述头部鱼眼结构和所述尾部螺纹结构中间设有弹性装置。
4.如权利要求3所述的半导体检测相机模组安装校准装置，其特征在于，其配置为如下结构：在进行对第一坐标系和第二坐标系的偏差δ进行校准时，拧动所述尾部螺纹结构，使得所述中部的弹性装置进行压缩，使得所述摇杆在带动所述柔性铰的第一部分转动一定角度时并在所述头部鱼眼结构中滑动一定距离，从而实现精准调节。
5.如权利要求1所述的半导体检测相机模组安装校准装置，其特征在于，所述半导体检测相机为CCD相机。
6.一种半导体检测相机模组安装校准方法，其特征在于，应用于如权利要求1~5任意一项所述的半导体检测相机模组，其包括如下步骤：
将所述柔性铰的第一部分固接于所述半导体检测相机模组的第一光路装置，且所述半导体检测相机模组的第一光路装置具有第一坐标系，
将所述柔性铰的第二部分固接于所述半导体检测相机模组的第二光路装置，且所述半导体检测相机模组的第二光路装置具有与待检测样品平台一致的第二坐标系，
在进行对第一坐标系和第二坐标系的偏差δ进行校准时，
通过所述柔性铰的第一部分和所述柔性铰的第二部分之间设有的鱼眼接头连接单元，实现所述偏差δ的精准调节。
7.一种如权利要求1~5任意一项所述的半导体检测相机模组安装校准装置的用途，其特征在于，用于晶圆预对准。
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