本發(fā)明涉及半導(dǎo)體檢測(cè)，具體涉及一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡及方法。
背景技術(shù)：
1、晶圓檢測(cè)是半導(dǎo)體制造過(guò)程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，其精度直接影響芯片良率和性能。隨著集成電路特征尺寸不斷縮小，摩爾定律的持續(xù)推進(jìn)，對(duì)晶圓檢測(cè)設(shè)備的分辨率和精度提出了更高的要求。高數(shù)值孔徑（na）物鏡是實(shí)現(xiàn)高分辨率成像的關(guān)鍵部件，其焦距穩(wěn)定性對(duì)成像質(zhì)量至關(guān)重要，任何微小的焦距漂移都會(huì)導(dǎo)致成像模糊，從而影響缺陷的識(shí)別和檢測(cè)。
2、然而，晶圓檢測(cè)過(guò)程中存在諸多熱因素，對(duì)物鏡的焦距穩(wěn)定性造成挑戰(zhàn)：環(huán)境溫度波動(dòng)、晶圓自身發(fā)熱、光源輻射以及物鏡內(nèi)部發(fā)熱等都會(huì)導(dǎo)致物鏡溫度變化，引發(fā)熱膨脹或收縮，最終導(dǎo)致焦距漂移、光軸傾斜和像差增大，嚴(yán)重影響檢測(cè)精度和效率。
3、目前，解決物鏡熱漂移問(wèn)題主要有被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種方案。被動(dòng)式方案通過(guò)隔熱設(shè)計(jì)、低膨脹系數(shù)材料和無(wú)熱化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)減小溫度變化的影響，成本相對(duì)較低，但補(bǔ)償精度有限。主動(dòng)式方案則通過(guò)溫度傳感器和執(zhí)行器（如pzt、vcm等）構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償焦距漂移，補(bǔ)償精度高，但系統(tǒng)復(fù)雜、成本高昂且存在功耗和發(fā)熱問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，從而提供一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡及方法。
2、一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，包括：光學(xué)透鏡組和散熱外鏡殼，所述光學(xué)透鏡組設(shè)置在散熱外鏡殼中，光學(xué)透鏡組包括從下至上依次設(shè)置的熱容差鏡組和變焦鏡組，散熱外鏡殼包括從內(nèi)至外依次設(shè)置的鏡筒和散熱器，熱容差鏡組包括從外至內(nèi)依次設(shè)置的第一鏡座、第二鏡座和第三鏡座，第一鏡座和第二鏡座之間均勻分布有多個(gè)徑向柔性單元，第二鏡座和第三鏡座之間均勻分布有多個(gè)軸向柔性單元，第一鏡座與鏡筒的內(nèi)壁連接，第三鏡座上設(shè)置有第一光學(xué)透鏡，變焦鏡組包括從外至內(nèi)依次設(shè)置的連接鏡座、限位鏡座和變焦鏡座，連接鏡座與鏡筒的內(nèi)壁連接，限位鏡座上滑動(dòng)設(shè)置有多個(gè)楔形塊，楔形塊上貫穿連接有記憶金屬環(huán)，楔形塊與變焦鏡座滑動(dòng)連接，變焦鏡座上設(shè)置有第二光學(xué)透鏡。
3、進(jìn)一步地，所述第三鏡座上設(shè)置有注膠孔，通過(guò)向注膠孔中注膠形成柔性膠層，第一光學(xué)透鏡粘接在柔性膠層上。
4、進(jìn)一步地，所述晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡還包括復(fù)位彈簧，限位鏡座上開(kāi)設(shè)有與復(fù)位彈簧對(duì)應(yīng)的限位槽，變焦鏡座上設(shè)置有限位環(huán)，復(fù)位彈簧的一端設(shè)置在限位槽內(nèi)，復(fù)位彈簧的另一端設(shè)置在限位環(huán)上。
5、進(jìn)一步地，所述限位環(huán)上設(shè)置有限位壓圈，限位壓圈與第二光學(xué)透鏡連接。
6、進(jìn)一步地，所述晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡還包括導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩設(shè)置在鏡筒的外壁上，導(dǎo)流罩靠近熱容差鏡組的端面上設(shè)置有隔熱玻璃。
7、進(jìn)一步地，所述鏡筒和散熱器之間填充有散熱硅脂。
8、進(jìn)一步地，所述散熱器上均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)條型槽。
9、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流罩的外表面噴涂有熱反射涂層。
10、進(jìn)一步地，所述隔熱玻璃遠(yuǎn)離熱容差鏡組的一面噴涂有隔熱涂層。
11、本發(fā)明還包括一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化方法，該方法是基于上述任一項(xiàng)所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡所實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)溫度升高時(shí)，通過(guò)散熱器將物鏡內(nèi)部的熱量導(dǎo)出，徑向柔性單元和軸向柔性單元允許第一光學(xué)透鏡產(chǎn)生位移進(jìn)而補(bǔ)償由于溫度升高熱膨脹引起的焦距變化，同時(shí)，記憶金屬環(huán)收縮，帶動(dòng)楔形塊向靠近第二光學(xué)透鏡的方向移動(dòng)，使變焦鏡座沿軸向方向移動(dòng)變焦主動(dòng)補(bǔ)償由溫度變化引起的焦距漂移。
12、本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
13、本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，規(guī)避了傳統(tǒng)主動(dòng)控制與被動(dòng)控制的缺點(diǎn)，繼承了主動(dòng)控制與被動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)引入記憶金屬環(huán)被動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)熱控結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與主動(dòng)控制的大行程調(diào)焦優(yōu)勢(shì)，通過(guò)熱容差鏡組中徑向柔性單元和軸向柔性單元的設(shè)置，能夠有效減少第一光學(xué)透鏡的熱變形，使物鏡在較大溫度范圍內(nèi)均能保證成像質(zhì)量，通過(guò)散熱器實(shí)現(xiàn)物鏡對(duì)內(nèi)部溫度的向外傳導(dǎo)，以及對(duì)外部溫度隔絕的效果，降低溫度變化對(duì)物鏡焦距的影響，并實(shí)現(xiàn)高精度的成像質(zhì)量。
1.一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，包括：光學(xué)透鏡組（1）和散熱外鏡殼，其特征在于，所述光學(xué)透鏡組（1）設(shè)置在散熱外鏡殼中，光學(xué)透鏡組（1）包括從下至上依次設(shè)置的熱容差鏡組（1-1）和變焦鏡組（1-2），散熱外鏡殼包括從內(nèi)至外依次設(shè)置的鏡筒（4）和散熱器（5），熱容差鏡組（1-1）包括從外至內(nèi)依次設(shè)置的第一鏡座（1-1-1）、第二鏡座（1-1-2）和第三鏡座（1-1-3），第一鏡座（1-1-1）和第二鏡座（1-1-2）之間均勻分布有多個(gè)徑向柔性單元（1-1-5），第二鏡座（1-1-2）和第三鏡座（1-1-3）之間均勻分布有多個(gè)軸向柔性單元（1-1-6），第一鏡座（1-1-1）與鏡筒（4）的內(nèi)壁連接，第三鏡座（1-1-3）上設(shè)置有第一光學(xué)透鏡（6），變焦鏡組（1-2）包括從外至內(nèi)依次設(shè)置的連接鏡座（1-2-1）、限位鏡座（1-2-2）和變焦鏡座（1-2-3），連接鏡座（1-2-1）與鏡筒（4）的內(nèi)壁連接，限位鏡座（1-2-2）上滑動(dòng)設(shè)置有多個(gè)楔形塊（1-2-5），楔形塊（1-2-5）上貫穿連接有記憶金屬環(huán)（1-2-4），楔形塊（1-2-5）與變焦鏡座（1-2-3）滑動(dòng)連接，變焦鏡座（1-2-3）上設(shè)置有第二光學(xué)透鏡（7）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述第三鏡座（1-1-3）上設(shè)置有注膠孔（1-1-7），通過(guò)向注膠孔（1-1-7）中注膠形成柔性膠層（1-1-4），第一光學(xué)透鏡（6）粘接在柔性膠層（1-1-4）上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡還包括復(fù)位彈簧（1-2-6），限位鏡座（1-2-2）上開(kāi)設(shè)有與復(fù)位彈簧（1-2-6）對(duì)應(yīng)的限位槽（1-2-2-1），變焦鏡座（1-2-3）上設(shè)置有限位環(huán)（1-2-3-2），復(fù)位彈簧（1-2-6）的一端設(shè)置在限位槽（1-2-2-1）內(nèi)，復(fù)位彈簧（1-2-6）的另一端設(shè)置在限位環(huán)（1-2-3-2）上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述限位環(huán)（1-2-3-2）上設(shè)置有限位壓圈，限位壓圈與第二光學(xué)透鏡（7）連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡還包括導(dǎo)流罩（3），導(dǎo)流罩（3）設(shè)置在鏡筒（4）的外壁上，導(dǎo)流罩（3）靠近熱容差鏡組（1-1）的端面上設(shè)置有隔熱玻璃（2）。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述鏡筒（4）和散熱器（5）之間填充有散熱硅脂（4-1）。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述散熱器（5）上均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)條型槽（5-1）。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述導(dǎo)流罩（3）的外表面噴涂有熱反射涂層（3-1）。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡，其特征在于，所述隔熱玻璃（2）遠(yuǎn)離熱容差鏡組（1-1）的一面噴涂有隔熱涂層（2-1）。
10.一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化方法，該方法是基于權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的一種晶圓檢測(cè)無(wú)熱化物鏡所實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，當(dāng)溫度升高時(shí)，通過(guò)散熱器（5）將物鏡內(nèi)部的熱量導(dǎo)出，徑向柔性單元（1-1-5）和軸向柔性單元（1-1-6）允許第一光學(xué)透鏡（6）產(chǎn)生位移進(jìn)而補(bǔ)償由于溫度升高熱膨脹引起的焦距變化，同時(shí)，記憶金屬環(huán)（1-2-4）收縮，帶動(dòng)楔形塊（1-2-5）向靠近第二光學(xué)透鏡（7）的方向移動(dòng)，使變焦鏡座（1-2-3）沿軸向方向移動(dòng)變焦主動(dòng)補(bǔ)償由溫度變化引起的焦距漂移。