CN215869329U - 晶圆自动对焦装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆自动对焦装置，包括驱动工作台、激光对焦传感结构及光学反射结构；驱动工作台用于驱动晶圆沿竖直方向运动；激光对焦传感结构用于发射激光，与所述驱动工作台电连接；光学反射结构包括设于所述激光对焦传感结构的一侧、且用于对晶圆进行拍照扫描的光学头，设于所述光学头内部、且用于反射激光的分光镜，及设于所述分光镜的底部，且用于将激光聚焦投射至晶圆上形成光斑的物镜，所述分光镜还用于将光斑反射至所述激光对焦传感结构；该晶圆自动对焦装置能使晶圆在竖直方向上进行急速调整，从而使光学头精确地与晶圆对焦，提高晶圆的拍摄质量。

Description

晶圆自动对焦装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆拍照技术领域，特别涉及一种晶圆自动对焦装置。

背景技术

晶圆为硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，在对晶圆进行拍照扫描时，一般是由电动平台（步进电机或伺服电机驱动）带动在光学头下进行拍照扫描，但是现有的电动平台由于驱动时机台振动等影响因素，会造成晶圆表面竖向上的较大的上下起伏度，因此，如果在光学头位置不变的情况下，若晶圆表面起伏高度超过光学头的景深范围，则会导致光学头对晶圆拍照模糊而影响拍照效果。

因此，针对上述问题，需设计出一种晶圆自动对焦装置，能使晶圆在竖向上进行急速调整，从而使光学头精确地与晶圆对焦，提高晶圆的拍摄质量。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种晶圆自动对焦装置，使光学头精确地与晶圆对焦，提高晶圆的拍摄质量。

一方面，本实用新型实施例提供了一种晶圆自动对焦装置，包括驱动工作台、激光对焦传感结构及光学反射结构；驱动工作台用于驱动晶圆沿竖直方向运动；激光对焦传感结构用于发射激光，与所述驱动工作台电连接；光学反射结构包括设于所述激光对焦传感结构的一侧、且用于对晶圆进行拍照扫描的光学头，设于所述光学头内部、且用于反射激光的分光镜，及设于所述分光镜的底部，且用于将激光聚焦投射至晶圆上形成光斑的物镜，所述分光镜还用于将光斑反射至所述激光对焦传感结构。

在一些实施例中，所述激光对焦传感结构包括与所述驱动工作台电连接的控制器，及与所述控制器电连接的对焦传感器，所述对焦传感器用于发射激光、并用于接收反射的光斑。

在一些实施例中，所述驱动工作台包括用于装载晶圆的装载台，及设于所述装载台的底部、且与所述装载台驱动连接的压电台，所述压电台与所述控制器电连接。

在一些实施例中，所述晶圆自动对焦装置还包括真空结构，所述真空结构包括用于提供真空源的真空机，及与所述真空机连接的真空管；所述装载台上开设有多个吸附孔，多个所述吸附孔与所述真空管连通，所述吸附孔用于吸附晶圆。

在一些实施例中，所述装载台为圆形或椭圆形。

在一些实施例中，多个所述吸附孔以所述装载台的中心为圆心呈多层环形均匀布置于所述装载台上。

在一些实施例中，所述晶圆自动对焦装置还包括与所述压电台驱动连接的电机驱动结构，所述电机驱动结构用于驱动所述压电台沿竖直方向运动。

在一些实施例中，所述电机驱动结构包括与所述压电台连接的连接件，及与所述连接件连接的电机，所述电机用于驱动所述连接件沿竖直方向运动。

在一些实施例中，所述连接件设于所述压电台的底部。

在一些实施例中，所述分光镜倾斜设置，所述分光镜的半透半反面与所述对焦传感器相对设置。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果包括：通过光学头对晶圆进行拍照扫描时，激光对焦传感结构发射激光，激光由分光镜及物镜聚焦投射至晶圆上形成光斑，分光镜再将光斑反射至激光对焦传感结构中，激光对焦传感结构根据反射回的光斑获得当前光学头视野下的晶圆离焦量，再通过线缆控制驱动工作台工作，驱动工作台再驱动晶圆沿竖直方向运动，使晶圆运动至光学头的景深范围，最后再通过光学头对晶圆进行拍照扫描，因此，能使晶圆在竖直方向上进行急速调整，从而使光学头精确地与晶圆对焦，提高晶圆的拍摄质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例晶圆自动对焦装置的结构示意图。

图中：100、驱动工作台；110、装载台；120、压电台；200、激光对焦传感结构；300、光学反射结构；310、光学头；320、分光镜；330、物镜；400、电机驱动结构；410、连接件；420、电机；500、晶圆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种晶圆自动对焦装置，包括驱动工作台100、激光对焦传感结构200及光学反射结构300；驱动工作台100用于驱动晶圆500沿竖直方向运动；激光对焦传感结构200用于发射激光，与驱动工作台100电连接；光学反射结构300包括设于激光对焦传感结构200的一侧、且用于对晶圆500进行拍照扫描的光学头310，设于光学头310内部、且用于反射激光的分光镜320，及设于分光镜320的底部，且用于将激光聚焦投射至晶圆500上形成光斑的物镜330，分光镜320还用于将光斑反射至激光对焦传感结构200。

具体的，在本实施例中，通过光学头310对晶圆进行拍照扫描时，激光对焦传感结构200发射激光，激光由分光镜320及物镜330聚焦投射至晶圆500上形成光斑，分光镜320再将光斑反射至激光对焦传感结构200中，激光对焦传感结构200根据反射回的光斑获得当前光学头310视野下的晶圆离焦量，再通过线缆控制驱动工作台100工作，驱动工作台再驱动晶圆500沿竖直方向运动，使晶圆500运动至光学头310的景深范围，最后再通过光学头310对晶圆500进行拍照扫描，因此，能使晶圆500在竖直方向上进行急速调整，从而使光学头310精确地与晶圆对焦，提高晶圆的拍摄质量。

可选的，激光对焦传感结构200包括与驱动工作台100电连接的控制器，及与控制器电连接的对焦传感器，对焦传感器用于发射激光、并用于接收反射的光斑。

当对焦传感器接收分光镜320反射回的光斑后，对焦传感器根据光斑分析获得当前光学头310视野下的晶圆离焦量，控制器根据晶圆离焦量控制驱动工作台100工作，驱动工作台再驱动晶圆500沿竖直方向运动，从而实现光学头310与晶圆500对焦。

可选的，驱动工作台100包括用于装载晶圆500的装载台110，及设于装载台110的底部、且与装载台110驱动连接的压电台120，压电台120与所述控制器电连接。

装载台110装载晶圆500，压电台120以压电陶瓷做为基础元件驱动的压电平移台，具有纳米级位移分辨率以及毫秒级的响应时间，在X/Y/轴上具有精准的位移定位效果，因此通过控制器控制压电台120工作，实现压电台120驱动装载台110和晶圆500在竖直方向上运动。

可选的，为了使晶圆500能稳定的装载于装载台110上，同时为了使晶圆500能均匀地分布在装载台110上；晶圆自动对焦装置还包括真空结构，真空结构包括用于提供真空源的真空机，及与真空机连接的真空管；装载台110上开设有多个吸附孔，多个吸附孔与所述真空管连通，吸附孔用于吸附晶圆500。可选的，装载台110为圆形或椭圆形。可选的，多个吸附孔以装载台110的中心为圆心呈多层环形均匀布置于装载台110上。

可选的，晶圆自动对焦装置还包括与压电台120驱动连接的电机驱动结构400，电机驱动结构400用于驱动压电台120沿竖直方向运动。可选的，电机驱动结构400包括与压电台120连接的连接件410，及与连接件410连接的电机420，电机420用于驱动连接件410沿竖直方向运动。可选的，连接件410设于压电台120的底部。

当对焦传感器根据光斑分析获得当前光学头310视野下的晶圆离焦量已大于压电台120的最大行程后，此时通过电机驱动连接件410沿竖直方向运动，可将晶圆离焦量调整至压电台120的行程范围内，再通过压电台120对晶圆进行更精确地调整定位对焦；连接件410设于压电台120的底部，可便于连接件410对压电台129进行驱动调整。

可选的，为了使对焦传感器发射的激光能聚焦至晶圆500上，分光镜320倾斜设置，分光镜的半透半反面与对焦传感器相对设置，分光镜320的半透半反面既可以使激光透过光学头的成像光路，又可以反射激光。

本发明实施例提供的一种晶圆自动对焦装置，通过光学头310对晶圆进行拍照扫描时，激光对焦传感结构200发射激光，激光由分光镜320及物镜330聚焦投射至晶圆500上形成光斑，分光镜320再将光斑反射至激光对焦传感结构200中，当对焦传感器接收分光镜320反射回的光斑后，对焦传感器根据光斑分析获得当前光学头310视野下的晶圆离焦量，控制器根据晶圆离焦量控制控制压电台120工作，压电台120驱动装载台110和晶圆500在竖直方向上运动，使晶圆500运动至光学头310的景深范围，最后再通过光学头310对晶圆500进行拍照扫描，因此，能使晶圆500在竖直方向上进行急速调整，从而使光学头310精确地与晶圆对焦，提高晶圆的拍摄质量。

当对焦传感器根据光斑分析获得当前光学头310视野下的晶圆离焦量已大于压电台120的最大行程后，此时通过电机驱动连接件410沿竖直方向运动，可将晶圆离焦量调整至压电台120的行程范围内，再通过压电台120对晶圆进行更精确地调整定位对焦。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所实用新型的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆自动对焦装置，其特征在于，包括：

驱动工作台(100)，用于驱动晶圆(500)沿竖直方向运动；

激光对焦传感结构(200)，用于发射激光，与所述驱动工作台(100)电连接；以及，

光学反射结构(300)，包括设于所述激光对焦传感结构(200)的一侧、且用于对晶圆(500)进行拍照扫描的光学头(310)，设于所述光学头(310)内部、且用于反射激光的分光镜(320)，及设于所述分光镜(320)的底部，且用于将激光聚焦投射至晶圆(500)上形成光斑的物镜(330)，所述分光镜(320)还用于将光斑反射至所述激光对焦传感结构(200)。

2.如权利要求1所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述激光对焦传感结构(200)包括与所述驱动工作台(100)电连接的控制器，及与所述控制器电连接的对焦传感器，所述对焦传感器用于发射激光、并用于接收反射的光斑。

3.如权利要求2所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述驱动工作台(100)包括用于装载晶圆(500)的装载台(110)，及设于所述装载台(110)的底部、且与所述装载台(110)驱动连接的压电台(120)，所述压电台(120)与所述控制器电连接。

4.如权利要求3所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述晶圆自动对焦装置还包括真空结构，所述真空结构包括用于提供真空源的真空机，及与所述真空机连接的真空管；

所述装载台(110)上开设有多个吸附孔，多个所述吸附孔与所述真空管连通，所述吸附孔用于吸附晶圆(500)。

5.如权利要求3所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述装载台(110)为圆形或椭圆形。

6.如权利要求4所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，多个所述吸附孔以所述装载台(110)的中心为圆心呈多层环形均匀布置于所述装载台(110)上。

7.如权利要求3至6任意一项所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述晶圆自动对焦装置还包括与所述压电台(120)驱动连接的电机驱动结构(400)，所述电机驱动结构(400)用于驱动所述压电台(120)沿竖直方向运动。

8.如权利要求7所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述电机驱动结构(400)包括与所述压电台(120)连接的连接件(410)，及与所述连接件(410)连接的电机(420)，所述电机(420)用于驱动所述连接件(410)沿竖直方向运动。

9.如权利要求8所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述连接件(410)设于所述压电台(120)的底部。

10.如权利要求3至6任意一项所述的晶圆自动对焦装置，其特征在于，所述分光镜(320)倾斜设置，所述分光镜(320)的半透半反面与所述对焦传感器相对设置。

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