光学设备及其工作方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光学设备及其工作方法。

背景技术：

在半导体制程中，对晶圆进行检测和加工的装置通常包括光源，提供入射光，入射光通过光学元件照到晶圆的表面。

晶圆检测和加工装置包括：前端装置、光源组件和真空吸盘；前端装置的阀门的开启和关闭、光源组件的保护气体、运动平台的运动等均需要供气装置提供气体。

现有技术通过同一供气系统为前端装置、光源组件和真空吸盘等提供相同的气体。然而，由于晶圆检测和加工装置的不同部件对气体的要求不同，提供相同的气体很难满足各部件对气体的需求。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种光学设备及其工作方法，能够在满足光学设备的不同部件对气体不同要求的前提下，降低成本。

本发明技术方案提供一种光学设备，包括：供气装置，用于提供清洁气体；分流单元，用于将所述清洁气体分为第一清洁气体和第二清洁气体；第一过滤装置，用于对所述第一清洁气体进行第一过滤处理，所述第一过滤装置包括酸碱过滤器，所述酸碱过滤器用于去除所述第一清洁气体中的酸性和/或碱性气体，形成第三清洁气体；与所述第三清洁气体连通的光学腔室，所述光学腔室内用于形成光路；与第二清洁气体连通的气动装置，所述第二清洁气体用于为气动装置提供力的作用。

可选的，所述供气装置包括：气源，用于产生原始气体；第二过滤装置，用于对所述原始气体进行第二过滤处理，形成所述清洁气体；所述第二过滤装置用于去除原始气体中的固体颗粒、水分、油雾中的一者或多者组合。

可选的，所述第二过滤装置包括一级过滤装置和二级过滤装置；所述一级过滤装置用于对所述原始气体进行一级过滤；所述二级过滤装置用于对进行了一级过滤的气体进行二级过滤；

一级过滤装置和二级过滤装置均至少用于去除原始气体中的固体颗粒；所述二级过滤装置过滤的固体颗粒的尺寸小于或等于一级过滤装置过滤的固体颗粒的尺寸。

可选的，所述第一过滤装置还包括：气体清洁器，所述气体清洁器用于去除清洁气体中的固体颗粒、水分、油雾中的一者或多者组合。

可选的，光学腔室的个数为多个，多个光学腔室包括：整形腔室和位于光源设备中的光源腔室；

所述光源设备用于产生出射光源，所述光源设备包括：位于光源腔室中的泵浦光源，用于发射泵浦光；谐振腔室用于提高所述泵浦光的平行性，形成出射光束；

所述整形腔室中具有：整形组件和起偏组件中的一者或两者组合，整形组件用于对到达所述整形组件的出射光束进行整形，调节出射光束形成的光斑形状；起偏组件用于调节所述出射光束的偏振态。

可选的，还包括：探测腔室，所述探测腔室中具有：接收组件，用于收集经过待处理物形成的信号光束；探测器，用于探测所述接收组件收集的信号光束，并获取收集的信号光束的光强信息。

可选的，与所述第三清洁气体连通的光学腔室的个数为一个或多个；

与所述第三清洁气体连通的光学腔室包括光源腔室、整形腔室和探测腔室中的一者或多者组合。

可选的，所述信号光束为所述发射光束经过待处理物散射形成的光束；所述探测器还用于根据所述光强信息获取待处理物表面缺陷的位置信息或/和尺寸信息。

可选的，形成光路的光束包括紫外光。

可选的，与第二清洁气体连通的气动装置包括：气动阀门、运动台和静电消除器中的一者或多者组合；

其中，通过所述第二清洁气体为气动阀门提供动力，以移动气动阀门；所述第二清洁气体为所述运动台提供动力，使运动台带动待处理物运动；所述静电消除器通过所述第二清洁气体将大量正负离子吹出以中和静电。

可选的，与所述第二清洁气体连通的气动阀门的个数为一个或多个；所述一个或多个气动阀门包括第一气动阀门和第二气动阀门中的一个或两个；

所述光学设备还包括：承载腔室，具有承载装置用于承载待处理物，以对所述待处理物进行处理；所述承载腔室侧壁具有处理窗口，待处理物通过所述处理窗口进出处理腔室，所述第一气动阀门位于所述处理窗口；气体控制阀，所述气体控制阀用于控制施加于所述第一气动阀门的力的方向，以使第一气动阀门开启或关闭所述处理窗口；

所述光学设备还包括容纳盒，所述容纳盒用于容纳待处理物，所述容纳盒具有取样窗口，所述第二气动阀门位于所述取样窗口，通过所述第二清洁气体控制所述第二气动阀门打开和关闭所述取样窗口；所述待处理物通过所述取样窗口进出所述容纳盒。

可选的，还包括第一气体过滤器和第二气体过滤器中的一者或两者组合；

所述第一气体过滤器用于对第三清洁气体进行过滤，去除第三清洁气体中的颗粒；所述第二气体过滤器用于对第二清洁气体进行过滤，去除第二清洁气体中的颗粒。

可选的，所述光学设备包括多个第一气体过滤器和多个第二气体过滤器；一个第一气体过滤器用于过滤进入一个光学腔室的第三清洁气体；一个第二气体过滤器用于过滤进入一个气动装置的第二清洁气体。

可选的，还包括至少一个第一压力阀，一个所述第一压力阀用于控制进入一个光学腔室中的第三清洁气体的流量；和/或，

至少一个第二压力阀，一个第二压力阀用于控制进入一个气动装置中的第二清洁气体的流量。

可选的，所述酸碱过滤器包括：氧化剂，用于去除第一清洁气体中的酸性和/或碱性气体；滤芯，所述滤芯用于去除所述第一清洁气体中的颗粒。

可选的，还包括：干燥器用于对所述第一清洁气体进行干燥处理。

一种如上述的光学设备的工作方法，包括：通过供气装置产生清洁气体；利用分流单元将所述清洁气体分为第一清洁气体和第二清洁气体；

通过第一过滤装置对所述第一清洁气体进行第一过滤处理，所述第一过滤装置包括酸碱过滤器，所述酸碱过滤器用于去除所述第一清洁气体中的酸性和/或碱性气体，形成第三清洁气体；

使所述第三清洁气体通入所述光学腔室，所述光学腔室内用于形成光路；

使所述第二清洁气体为所述气动装置提供力的作用。

可选的，与所述第三清洁气体连通的多个光学腔室包括：整形腔室和位于光源设备中的光源腔室；所述整形腔室包括整形元件和起偏组件；

使所述第三清洁气体通入所述光学腔室包括：使所述第三清洁气体进入所述光源腔室和整形腔室；

使所述第三清洁气体通入所述光学腔室之后，通过所述光源设备用于产生出射光源；通过整形组件对到达所述整形组件的出射光束进行整形，调节出射光束形成的光斑形状；通过所述起偏组件调节所述出射光束的偏振态。

可选的，与第二清洁气体连通的气动阀门包括第一气动阀门和第二气动阀；所述光学设备还包括：承载腔室、气体控制阀、容纳盒和机械手，所述机械手用于运送待处理物；所述承载腔室中具有承载装置；

使所述第二清洁气体为所述气动装置提供力的作用包括：为所述第一气动阀门提供第二清洁气体，并使第一气动阀门打开所述取样窗口；为所述第二气动阀门提供第二清洁气体，并通过气体控制阀使第二气动阀门打开所述处理窗口；

使第一气动阀门打开之后，所述工作方法还包括：机械手通过所述取样窗口从所述容纳盒中取出待处理物；使第二气动阀门打开之后，机械手通过所述处理窗口将从容纳盒取出的待处理物放置于承载装置；机械手通过所述处理窗口将从容纳盒取出的待处理物放置于承载装置之后，通过气体控制阀控制所述第二阀门关闭所述处理窗口。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案提供的光学设备中，光学腔室中的酸碱气体与光束容易发生分解从而对光学元件造成污染，因此光学腔室中的酸碱气体含量不能过高；气动装置主要利用气体提供力的作用，对气体成分的要求较低。本技术方案通过将清洁气体分为第一清洁气体和第二清洁气体，并通过第一过滤装置对第一清洁气体中的酸性气体和/或碱性气体进行过滤，能够减少光学腔室中酸性气体和/或碱性气体的含量，从而能够减少酸性气体和/或碱性气体的分解产生的污染物；不去除第二清洁气体中的酸碱气体，能够降低成本，并有利于第二清洁气体气流的稳定性。

附图说明

图1至图3是本发明的光学设备一实施例的结构示意图；

图4是本发明的光学设备的工作方法一实施例各步骤的流程图。

具体实施方式

光学设备存在诸多问题，例如：光学元件污染严重或光学设备成本较高。

光学设备包括前端装置、光学元件和运动平台；前端装置和运动平台均需要气体提供力的作用；光学元件需要清洁气体对其进行保护。

一种光学设备通过供气系统为前端装置、光学元件和真空吸盘提供经干燥和去油雾的清洁气体；

然而，清洁气体中不可避免的存在酸碱气体，酸碱气体在光束(特别是紫外光)的照射下，酸碱气体容易发生分解反应，从而对光学元件，容易导致到达晶圆表面的光强不稳定，从而降低加工和检测精度，且污染物容易引起光能量的聚集，从而导致光学元件损伤。

本发明技术方案提供一种光学设备，通过将清洁气体分为第一清洁气体和第二清洁气体，并通过第一过滤装置对第一清洁气体中的酸性气体和/或碱性气体进行过滤，能够减少光学腔室中酸性气体和/或碱性气体的含量，从而能够减少酸性气体和/或碱性气体的分解产生的污染物；不去除第二清洁气体中的酸碱气体，能够降低成本，并有利于第二清洁气体气流的稳定性。

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

图1至图3是本发明的光学设备一实施例的结构示意图

参考图1，图1是本发明的光学设备一实施例的供气气路示意图。

所述光学设备包括：供气装置10，用于提供清洁气体；分流单元，用于将所述清洁气体分为第一清洁气体1和第二清洁气体2；第一过滤装置20，用于对所述第一清洁气体1进行第一过滤处理，所述第一过滤装置20包括酸碱过滤器21，所述酸碱过滤器21用于去除所述第一清洁气体1中的酸性和/或碱性气体，形成第三清洁气体3；与所述第三清洁气体3连通的光学腔室，所述光学腔室内用于形成光路；与第二清洁气体2连通的气动装置，所述第二清洁气体2用于为气动装置提供力的作用。

所述供气装置10包括：气源11，用于产生原始气体；第二过滤装置12，用于对所述原始气体进行第二过滤处理，形成所述清洁气体。

经过所述第二过滤装置12的原始气体形成清洁气体，所述清洁气体用于为气动装置提供力的作用。

所述第二过滤装置12包括：除水器、油雾分离器、活性炭过滤器中的一者或多者组合。

具体的，本实施例中，所述第二过滤装置12包括：一级过滤装置和二级过滤装置；所述一级过滤装置用于对所述原始气体进行一级过滤；所述二级过滤装置用于对进行了一级过滤的气体进行二级过滤。

所述第二过滤装置12包括一级过滤装置和二级过滤装置，一级过滤装置和二级过滤装置均用于去除原始气体中的固体颗粒；所述二级过滤装置过滤的固体颗粒的尺寸小于或等于一级过滤装置过滤的固体颗粒的尺寸。

在其他实施例中，所述第二过滤装置12可以仅包括所述一级过滤装置或二级过滤装置。

本实施例中，所述一级过滤装置包括：过滤器、油雾分离器和微雾分离器；所述过滤器、油雾分离器和微雾分离器按气流方向依次设置。

所述过滤器用于去除原始气体中的水分和固体颗粒；所述过滤器去除的固体颗粒的最小尺寸为5μm。

所述油雾分离器用于去除原始气体中的油雾和固体颗粒；所述油雾分离器去除的固体颗粒的最小尺寸为0.3μm。

所述微雾分离器用于去除原始气体中的水分和固体颗粒；所述微雾分离器去除的固体颗粒的最小尺寸为0.01μm。

所述二级过滤装置包括：洁净性空气过滤器、洁净性油雾分离器和洁净性活性炭过滤器；所述洁净性空气过滤器、洁净性油雾分离器和洁净性活性炭过滤器按气流方向依次设置。

洁净性空气过滤器用于去除原始气体中的水分和固体颗粒；所述洁净性空气过滤器去除的固体颗粒的最小尺寸为0.3μm。

洁净性油雾分离器用于去除原始气体中的油雾和固体颗粒；所述洁净性油雾分离器去除的固体颗粒的最小尺寸为0.01μm。

洁净性活性炭过滤器用于去除原始气体中的油雾和固体颗粒；所述洁净性活性炭过滤器去除的固体颗粒的最小尺寸为0.01μm。

本实施例中，固体颗粒的尺寸指的是颗粒的直径。

所述第一过滤装置20包括：酸碱过滤器21，所述酸碱过滤器21用于去除所述第一清洁气体1中的酸性和/或碱性气体；气体清洁器22，所述气体清洁器22用于去除清洁气体中的固体颗粒、水分、油雾中的一者或多者组合。

本实施例中，所述气体清洁器22为干燥器，用于对所述第一清洁气体进行干燥处理。

本实施例中，所述酸碱过滤器21包括：氧化剂，用于去除所述第一清洁气体1中的酸性和/或碱性气体；滤芯，所述滤芯用于去除所述第一清洁气体1中的颗粒。

具体的，所述氧化剂为镍催化剂。所述滤芯为不锈钢滤芯。

所述光学设备还包括第一气体过滤器和第二气体过滤器中的一者或两者组合；所述第一气体过滤器用于对第三清洁气体3进行过滤，去除第三清洁气体中的颗粒；所述第二气体过滤器用于对第二清洁气体2进行过滤，去除第二清洁气体中的颗粒。具体的，本实施例中，所述光学设备包括第一气体过滤器和第二气体过滤器两者。

所述光学设备包括多个第一气体过滤器和多个第二气体过滤器；一个第一气体过滤器用于过滤进入一个光学腔室的第三清洁气体3；一个第二气体过滤器用于过滤进入一个气动装置的第二清洁气体2。

所述第一气体过滤器用于去除所述第三清洁气体3中的固体颗粒；所述第二气体过滤器用于去除所述第二清洁气体2中的固体颗粒。

所述光学设备还包括：至少一个第一压力阀，一个所述第一压力阀用于控制进入一个光学腔室中的第三清洁气体3的流量；和/或，至少一个第二压力阀，一个第二压力阀用于控制进入一个气动装置中的第二清洁气体2的流量。

具体的，本实施例中，所述光学设备包括多个第一压力阀和多个第二压力阀。

所述光学设备还包括：至少一个第一浮子流量计，一个所述浮子流量计用于显示进入一个光学腔室中的气体的气压；和/或，至少一个第二浮子流量计，一个所述浮子流量计用于显示进入一个气动腔室中的气体的气压。

具体的，本实施例中，所述光学设备包括多个第一浮子流量计和多个第二浮子流量计。

所述第二清洁气体2经过所述第二压力阀之后，经所述第二气体过滤器进入所述气动腔室；所述第三清洁气体3仅通过所述第一压力阀之后，经所述第一气体过滤器进入所述光学腔室。

参考图2，与第二清洁气体2连通的气动装置包括：气动阀门、运动台和静电消除器中的一者或多者组合：其中，通过所述第二清洁气体2为气动阀门提供动力，以移动气动阀门；所述第二清洁气体2为所述运动台提供动力，使运动台带动待处理物100移动；所述静电消除器通过所述第二清洁气体2将大量正负离子吹出以中和静电。

本实施例中，所述第二清洁气体2通过分流，分别为气动阀门、真空吸盘和静电消除器提供气体。

与所述第二清洁气体2连通的气动阀门的个数为一个或多个；所述一个或多个气动阀门包括第一气动阀门和第二气动阀门中的一个或两个；具体的，本实施例中，所述多个气动阀门包括第一气动阀门和第二气动阀门两者。

所述光学设备还包括：承载腔室23，具有承载装置231用于承载待处理物100，以对所述待处理物100进行处理；所述承载腔室23侧壁具有处理窗口，待处理物100通过所述处理窗口进出处理腔室，所述第一气动阀门位于所述处理窗口；气体控制阀，所述气体控制阀用于控制施加于所述第一气动阀门的力的方向，以使第一气动阀门开启或关闭所述处理窗口；

所述光学设备还包括容纳盒331，所述容纳盒331用于容纳待处理物100，所述容纳盒331具有取样窗口，所述第二气动阀门位于所述取样窗口，通过所述第二清洁气体2控制所述第二气动阀门打开和关闭所述取样窗口；所述待处理物100通过所述取样窗口进出所述容纳盒331。

本实施例中，所述光学设备为晶圆缺陷检测设备，所述待处理物100为晶圆。

所述检测设备还包括传送装置，所述传送装置包括驱动组件和机械手臂，所述驱动组件用于驱动机械手臂运动；所述机械手臂用于拾取待测物；抽气装置用于对真空吸盘进行抽气；承载装置231，用于承载和固定待处理物100。本实施例中，所述承载装置231为真空吸盘，在其他实施例中，所述承载装置231还可以为静电吸盘、机械卡盘或气浮卡盘。

本实施例中，所述承载装置231位于所述承载腔室23中，所述承载装置231用于吸附待处理物100，并带动所述待处理物100旋转和/或平移。

本实施例中，所述第二清洁气体2与所述第一阀门连通，则通过控制所述第二清洁气体2使所述第一阀门打开所述取样窗口，驱动装置带动机械手臂通过所述取样窗口取出所述容纳盒331中的待处理物100；所述气体控制阀控制所述第二阀门的移动方向使所述第二阀门打开所述处理窗口，机械手臂通过所述处理窗口将待处理物100放置于所述承载腔室23的真空吸盘表面；机械手臂通过所述处理窗口将待处理物100放置于所述承载腔室23的真空吸盘表面之后，通过抽气装置对真空吸盘进行抽气，使真空吸盘吸附待处理物100；通过所述光学腔室为所述待处理物100提供光束，从而对所述待处理物100进行光学处理。

具体的，本实施例中，所述光学处理包括光学检测。在其他实施例中，可以通过所述光学腔室为所述待处理物100提供光束，从而对所述待处理物100进行光学加工，例如：光学切割或光刻。

所述光学设备还包括：位于所述承载腔室中的运动平台，所述运动平台运动带动所述承载台运动；本实施例中，所述第二清洁气体2还与所述运动台连通。具体的，在所述光学处理过程中，所述第二清洁气体2为所述运动台提供力的作用，使运动台带动所述真空吸盘运动。具体的，所述运动台带动所述真空吸盘运动平移和/或旋转。

请参考图2和图3，与所述第三清洁气体3连通的光学腔室包括光源腔室、整形腔室和探测腔室中的一者或多者组合。

本实施例中，光学腔室的个数为多个，多个光学腔室包括：整形腔室32和位于光源设备中的光源腔室31；所述光源设备用于产生出射光，所述光源设备包括：位于光源腔室31中的泵浦光源311，用于发射泵浦光；谐振腔室312用于提高所述泵浦光的平行性，形成出射光束。

本实施例中，所述光源为激光器，具体的，所述光源为固体激光器，所述谐振腔室312中具有晶体。所述光源还可以为半导体激光器、光纤激光器或气体激光器。在其他实施例中，所述光源还可以为led光源。

本实施例中，所述光学设备用于对晶圆表面缺陷进行检测。所述缺陷包括固体颗粒、划痕、凸起或凹陷。

所述光源设备用于产生的出射光为紫外光，紫外光对缺陷检测的灵敏度较高；然而由于紫外光容易与光源腔室31中的酸性或碱性气体发射反应而对光学腔室中的光学元件造成污染，污染物处容易引起光能量的聚集，导致光学元件的损伤。本发明技术方案通过对清洁气体进行第一过滤处理，能够去除气体中的酸性和碱性气体，进而减少污染。

请参考图2，所述整形腔室32中具有：整形组件321和起偏组件322中的一者或两者组合，整形组件321用于对到达所述整形组件321的出射光束进行整形，调节出射光束形成的光斑形状；起偏组件322用于调节所述出射光束的偏振态。

具体的，本实施例中，所述整形腔室32中具有：整形组件321和起偏组件322。所述整形组件包括：扩束器和光学衍射元件。

本实施例中，所述光学设备还包括：探测腔室33，所述探测腔室33中具有：接收组件，用于收集经过待处理物100形成的信号光束；探测器330，用于探测所述接收组件收集的信号光束，并获取收集的信号光束的光强信息。在其他实施例中，所述光学设备不包括所述探测腔室，例如：所述光学设备用于对待处理物进行光学加工。

本实施例中，所述信号光束为所述发射光束经过待处理物100散射形成的光束；所述探测器330还用于根据所述光强信息获取待处理物表面缺陷的位置信息或/和尺寸信息。

本实施例中，所述探测腔室33不与所述第三清洁气体3连通。在其他实施例中，所述探测腔室可以与所述第三清洁气体连通。

图4是本发明技术方案提供的一种光学设备的工作方法各步骤的流程图。

结合参考图1至图4，本发明技术方案还提供一种光学设备的工作方法，包括：

sp1：通过供气装置10产生清洁气体；

sp2：利用分流单元将所述清洁气体分为第一清洁气体1和第二清洁气体2；

sp3：通过第一过滤装置20对所述第一清洁气体1进行第一过滤处理，所述第一过滤装置20包括酸碱过滤器21，所述酸碱过滤器21用于去除所述第一清洁气体1中的酸性和/或碱性气体，形成第三清洁气体3；

sp4：使所述第三清洁气体3通入所述光学腔室，所述光学腔室内用于形成光路；

sp5：使所述第二清洁气体2为所述气动装置提供力的作用。

本实施例中，所述光学设备与图1至图3所示实施例的光学设备相同，在此不多做赘述。

本实施例中，与所述第三清洁气体3连通的多个光学腔室包括：整形腔室32和位于光源设备中的光源腔室31；所述整形腔室32内具有整形元件321和起偏组件322；

使所述第三清洁气体3通入所述光学腔室包括：使所述第三清洁气体3进入所述光源腔室31和整形腔室32；

使所述第三清洁气体3通入所述光学腔室之后，通过所述光源设备用于产生出射光源；通过整形组件对到达所述整形组件的出射光束进行整形，调节出射光束形成的光斑形状；通过起偏组件322调节所述出射光束的偏振态。

与第二清洁气体2连通的气动阀门包括第一气动阀门和第二气动阀；所述光学设备还包括：承载腔室23、气体控制阀、容纳盒331和机械手，所述机械手用于运送待处理物100；所述承载腔室23中具有承载装置231；

使所述第二清洁气体2为所述气动装置提供力的作用包括：为所述第一气动阀门提供第二清洁气体2，并使第一气动阀门打开所述取样窗口；为所述第、二气动阀门提供第二清洁气体2，并通过气体控制阀使第二气动阀门打开所述处理窗口；。

使第一气动阀门打开之后，所述工作方法还包括：机械手通过所述取样窗口从所述容纳盒331中取出待处理物100；使第二气动阀门打开之后，机械手通过所述处理窗口将从容纳盒331取出的待处理物100放置于承载装置231；机械手通过所述处理窗口将从容纳盒331取出的待处理物100放置于承载装置231之后，通过气体控制阀使所述第二阀门关闭所述处理窗口。

本实施例中，所述光学设备的工作方法具体包括：通过控制所述第二清洁气体2使所述第一阀门打开所述取样窗口，驱动装置带动机械手臂通过所述取样窗口取出所述容纳盒331中的待处理物100；所述气体控制阀控制所述第二阀门的移动方向使所述第二阀门打开所述处理窗口，机械手臂通过所述处理窗口将待处理物100放置于所述承载腔室23的承载装置231表面；机械手臂通过所述处理窗口将待处理物100放置于所述承载腔室23的承载装置231表面之后，使所述承载装置231固定所述待处理物100；

通过所述第三清洁气体3对光学腔室进行吹气并通过所述光学腔室为所述待处理物100提供光束，从而对所述待处理物100进行光学处理；所述光学处理之后，使承载装置231释放所述待处理物100；使真空吸盘停止吸附所述待处理物100之后，通过机械手取走所述待处理物100。

本实施例中，所述承载装置为真空吸盘。使所述承载装置231固定所述待处理物100包括通过抽气装置对真空吸盘进行抽气，使真空吸盘吸附待处理物100；所述光学处理之后，使承载装置231释放晶圆包括：使真空吸盘停止吸附所述待处理物100。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。