本發(fā)明涉及半導體檢測，具體涉及一種晶圓檢測無熱化物鏡及方法。

背景技術：

1、晶圓檢測是半導體制造過程中至關重要的環(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，對晶圓檢測設備的分辨率和精度提出了更高的要求。高數(shù)值孔徑（na）物鏡是實現(xiàn)高分辨率成像的關鍵部件，其焦距穩(wěn)定性對成像質量至關重要，任何微小的焦距漂移都會導致成像模糊，從而影響缺陷的識別和檢測。

2、然而，晶圓檢測過程中存在諸多熱因素，對物鏡的焦距穩(wěn)定性造成挑戰(zhàn)：環(huán)境溫度波動、晶圓自身發(fā)熱、光源輻射以及物鏡內部發(fā)熱等都會導致物鏡溫度變化，引發(fā)熱膨脹或收縮，最終導致焦距漂移、光軸傾斜和像差增大，嚴重影響檢測精度和效率。

3、目前，解決物鏡熱漂移問題主要有被動式和主動式兩種方案。被動式方案通過隔熱設計、低膨脹系數(shù)材料和無熱化機械結構設計來減小溫度變化的影響，成本相對較低，但補償精度有限。主動式方案則通過溫度傳感器和執(zhí)行器（如pzt、vcm等）構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測和補償焦距漂移，補償精度高，但系統(tǒng)復雜、成本高昂且存在功耗和發(fā)熱問題。

技術實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，從而提供一種晶圓檢測無熱化物鏡及方法。

2、一種晶圓檢測無熱化物鏡，包括：光學透鏡組和散熱外鏡殼，所述光學透鏡組設置在散熱外鏡殼中，光學透鏡組包括從下至上依次設置的熱容差鏡組和變焦鏡組，散熱外鏡殼包括從內至外依次設置的鏡筒和散熱器，熱容差鏡組包括從外至內依次設置的第一鏡座、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徑向柔性單元，第二鏡座和第三鏡座之間均勻分布有多個軸向柔性單元，第一鏡座與鏡筒的內壁連接，第三鏡座上設置有第一光學透鏡，變焦鏡組包括從外至內依次設置的連接鏡座、限位鏡座和變焦鏡座，連接鏡座與鏡筒的內壁連接，限位鏡座上滑動設置有多個楔形塊，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連接，變焦鏡座上設置有第二光學透鏡。

3、進一步地，所述第三鏡座上設置有注膠孔，通過向注膠孔中注膠形成柔性膠層，第一光學透鏡粘接在柔性膠層上。

4、進一步地，所述晶圓檢測無熱化物鏡還包括復位彈簧，限位鏡座上開設有與復位彈簧對應的限位槽，變焦鏡座上設置有限位環(huán)，復位彈簧的一端設置在限位槽內，復位彈簧的另一端設置在限位環(huán)上。

5、進一步地，所述限位環(huán)上設置有限位壓圈，限位壓圈與第二光學透鏡連接。

6、進一步地，所述晶圓檢測無熱化物鏡還包括導流罩，導流罩設置在鏡筒的外壁上，導流罩靠近熱容差鏡組的端面上設置有隔熱玻璃。

7、進一步地，所述鏡筒和散熱器之間填充有散熱硅脂。

8、進一步地，所述散熱器上均勻開設有多個條型槽。

9、進一步地，所述導流罩的外表面噴涂有熱反射涂層。

10、進一步地，所述隔熱玻璃遠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無熱化方法，該方法是基于上述任一項所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡所實現(xiàn)的，當溫度升高時，通過散熱器將物鏡內部的熱量導出，徑向柔性單元和軸向柔性單元允許第一光學透鏡產(chǎn)生位移進而補償由于溫度升高熱膨脹引起的焦距變化，同時，記憶金屬環(huán)收縮，帶動楔形塊向靠近第二光學透鏡的方向移動，使變焦鏡座沿軸向方向移動變焦主動補償由溫度變化引起的焦距漂移。

12、本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點：

13、本發(fā)明提供的技術方案中，規(guī)避了傳統(tǒng)主動控制與被動控制的缺點，繼承了主動控制與被動控制的優(yōu)點，通過引入記憶金屬環(huán)被動控制，實現(xiàn)了被動熱控結構簡單與主動控制的大行程調焦優(yōu)勢，通過熱容差鏡組中徑向柔性單元和軸向柔性單元的設置，能夠有效減少第一光學透鏡的熱變形，使物鏡在較大溫度范圍內均能保證成像質量，通過散熱器實現(xiàn)物鏡對內部溫度的向外傳導，以及對外部溫度隔絕的效果，降低溫度變化對物鏡焦距的影響，并實現(xiàn)高精度的成像質量。

技術特征：

1.一種晶圓檢測無熱化物鏡，包括：光學透鏡組（1）和散熱外鏡殼，其特征在于，所述光學透鏡組（1）設置在散熱外鏡殼中，光學透鏡組（1）包括從下至上依次設置的熱容差鏡組（1-1）和變焦鏡組（1-2），散熱外鏡殼包括從內至外依次設置的鏡筒（4）和散熱器（5），熱容差鏡組（1-1）包括從外至內依次設置的第一鏡座（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軸向柔性單元（1-1-6），第一鏡座（1-1-1）與鏡筒（4）的內壁連接，第三鏡座（1-1-3）上設置有第一光學透鏡（6），變焦鏡組（1-2）包括從外至內依次設置的連接鏡座（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）的內壁連接，限位鏡座（1-2-2）上滑動設置有多個楔形塊（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）滑動連接，變焦鏡座（1-2-3）上設置有第二光學透鏡（7）。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，其特征在于，所述第三鏡座（1-1-3）上設置有注膠孔（1-1-7），通過向注膠孔（1-1-7）中注膠形成柔性膠層（1-1-4），第一光學透鏡（6）粘接在柔性膠層（1-1-4）上。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，其特征在于，所述晶圓檢測無熱化物鏡還包括復位彈簧（1-2-6），限位鏡座（1-2-2）上開設有與復位彈簧（1-2-6）對應的限位槽（1-2-2-1），變焦鏡座（1-2-3）上設置有限位環(huán)（1-2-3-2），復位彈簧（1-2-6）的一端設置在限位槽（1-2-2-1）內，復位彈簧（1-2-6）的另一端設置在限位環(huán)（1-2-3-2）上。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，其特征在于，所述限位環(huán)（1-2-3-2）上設置有限位壓圈，限位壓圈與第二光學透鏡（7）連接。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，其特征在于，所述晶圓檢測無熱化物鏡還包括導流罩（3），導流罩（3）設置在鏡筒（4）的外壁上，導流罩（3）靠近熱容差鏡組（1-1）的端面上設置有隔熱玻璃（2）。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，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)權利要求1所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，其特征在于，所述散熱器（5）上均勻開設有多個條型槽（5-1）。

8.根據(jù)權利要求5所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，其特征在于，所述導流罩（3）的外表面噴涂有熱反射涂層（3-1）。

9.根據(jù)權利要求5所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡，其特征在于，所述隔熱玻璃（2）遠離熱容差鏡組（1-1）的一面噴涂有隔熱涂層（2-1）。

10.一種晶圓檢測無熱化方法，該方法是基于權利要求1~9任一項所述的一種晶圓檢測無熱化物鏡所實現(xiàn)的，其特征在于，當溫度升高時，通過散熱器（5）將物鏡內部的熱量導出，徑向柔性單元（1-1-5）和軸向柔性單元（1-1-6）允許第一光學透鏡（6）產(chǎn)生位移進而補償由于溫度升高熱膨脹引起的焦距變化，同時，記憶金屬環(huán)（1-2-4）收縮，帶動楔形塊（1-2-5）向靠近第二光學透鏡（7）的方向移動，使變焦鏡座（1-2-3）沿軸向方向移動變焦主動補償由溫度變化引起的焦距漂移。

技術總結
本發(fā)明提供了一種晶圓檢測無熱化物鏡及方法，涉及半導體檢測技術領域，物鏡包括熱容差鏡組、變焦鏡組、鏡筒、散熱器、徑向柔性單元、軸向柔性單元、記憶金屬環(huán)和楔形塊，通過引入記憶金屬環(huán)被動控制，實現(xiàn)了被動熱控結構簡單與主動控制的大行程調焦優(yōu)勢，通過熱容差鏡組中徑向柔性單元和軸向柔性單元的設置，能夠有效減少第一光學透鏡的熱變形，使物鏡在較大溫度范圍內均能保證成像質量，通過散熱器實現(xiàn)物鏡對內部溫度的向外傳導，以及對外部溫度隔絕的效果，降低溫度變化對物鏡焦距的影響，并實現(xiàn)高精度的成像質量，解決了現(xiàn)有的被動式無熱化方案精度有限，主動式無熱化方案系統(tǒng)復雜、成本高的問題。

技術研發(fā)人員：謝曉麟,劉盼,王寧,宋振強,李典策,姚遠,周中書,李立軍,張鎧
受保護的技術使用者：長春長光智歐科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/22