一种磁悬浮工件台和缺陷检测装置的制作方法

本发明涉及缺陷检测技术领域，尤其涉及一种磁悬浮工件台和缺陷检测装置。

背景技术：

随着科技的发展，智能化的自动检测设备逐渐替代人工目检，成为当前工业生产重压的仪器设备。其中，由于自动光学检测设备(autoopticalinspection，aoi)具有快速、精确的缺陷识别定位能力，而被广泛应用于汽车、医药、交通、半导体等领域。

aoi设备通常包括光学成像系统、运动台系统、物料传输系统等。其中，运动台系统是aoi设备中成本较高、设计和控制难度较大的核心部件，且该运动台系统的性能直接影响检测效率。现有的aoi设备中运动台系统包括一活动的工件台和工件台运动轨道，该工件台与工件台轨道接触，采用直线电机作为运动控制机构，以使工件台能够在工件台轨道上运动，且该工件台的位移精度通过激光位移干涉仪进行检测和反馈。

但是，单个工件台的检测效率较低，当设置多个工件台时，各工件台均需在工件台运动轨道上运动，如此为避免不同工件台相互冲撞，需要对工件台的运动模式和运动轨迹严格控制，这大大提高了检测系统控制难度。同时，当工件台交错和交换检测待测片时，激光干涉仪将会出现短暂的位置丢失，需要重新检测与匹配位置关系，影响检测效率。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种磁悬浮工件台和缺陷检测装置，以解决现有技术中缺陷检测装置检测系统控制难度大、检测效率低、定位精度低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种磁悬浮工件台，包括：基座平台、磁悬浮电机、光栅尺和至少一个样品承载台；

所述磁悬浮电机包括电机定子和与至少一个电机动子；所述电机动子一一对应设置于所述样品承载台中；所述电机定子设置于所述基座平台中；所述电机动子与所述电机定子之间的作用力控制所述样品承载台悬浮于所述基座平台的悬浮面侧并控制所述样品承载台移动；

所述光栅尺包括光栅尺读数头阵列和至少一个标尺光栅；所述光栅尺读数头阵列设置于所述基座平台的悬浮面；所述样品承载台包括承载面和背离所述承载面的背面；所述样品承载台的承载面用于承载和固定待测样品；所述标尺光栅一一对应设置于所述样品承载台的背面；所述光栅尺读数头阵列获取所述标尺光栅的干涉条纹变化参数，以确定所述样品承载台的位置。

可选的，所述标尺光栅在所述基座平台的正投影覆盖所述样品承载台在所述基座平台的正投影。

可选的，所述待测样品的在所述样品承载台上的正投影位于所述样品承载台的承载面内。

可选的，所述光栅尺读数头阵列包括多个光栅尺读数头；

悬浮于所述基座平台的悬浮面侧运动的所述样品承载台的背面设置的标尺光栅在所述基座平台上的正投影至少覆盖四个所述光栅尺读数头。

可选的，所述磁悬浮工件台还包括位置检测传感器；

所述位置检测传感器设置于所述样品承载台的承载面；所述位置检测传感器用于对所述待测样品的位置进行检测。

第二方面，本发明实施例提供了一种缺陷检测装置，包括：控制模块、检测模块和上述磁悬浮工件台。

所述缺陷检测装置还包括至少一个检测工位，所述磁悬浮工件台中光栅尺的光栅尺读数头阵列覆盖所述检测工位；

所述控制模块用于获取所述磁悬浮工件台中光栅尺确定的所述样品承载台的位置信息，并在所述样品承载台移动至所述检测工位时，控制所述检测模块对所述样品承载台承载的待测样品进行缺陷检测。

可选的，所述检测工位的数量大于等于2；所述检测模块包括与至少两个所述检测工位一一对应的至少两个检测单元；

所述控制模块还用于控制所述磁悬浮工件台中磁悬浮电机的电机定子与电机动子之间的作用力，以使所述样品承载台在不同的检测工位做往返运动，并在所述样品承载台移动至与所述检测单元对应的检测工位时，控制所述检测单元对所述样品承载台承载的待测样品进行缺陷检测。

可选的，所述检测工位包括第一检测工位和第二检测工位；所述待测样品包括第一检测面和第二检测面；所述检测模块包括第一检测单元和第二检测单元；

所述第一检测单元用于对移动至所述第一检测工位的所述样品承载台承载的待测样品的第一检测面进行缺陷检测；所述第二检测单元用于对移动至所述第二检测工位的所述样品承载台承载的待测样品的第二检测面进行缺陷检测。

可选的，所述缺陷检测装置还包括：机械手；

所述机械手用于将位于第一检测工位的样品承载台承载的待测样品的第一检测面移动至所述第一检测单元的检测区域内；和/或，

所述机械手用于将位于第二检测工位的样品承载台承载的待测样品的第二检测面移动至所述第二检测单元的检测区域内。

可选的，所述检测工位的数量大于等于2；所述检测模块包括与至少两个所述检测工位一一对应的至少两个检测单元；所述磁悬浮工件台中样品承载台的数量大于等于2；

所述控制模块还用于控制所述磁悬浮工件台中磁悬浮电机的所述电机定子与电子动子之间的作用力，以使不同的样品承载台运动至不同的检测工位，并控制所述检测单元对与所述检测单元对应的检测工位的样品承载台承载的待测样品进行缺陷检测。

本发明实施例提供了一种磁悬浮工件台和缺陷检测装置，该磁悬浮工件台的磁悬浮电机能够控制样品承载台悬浮于基座平台的悬浮面侧运动，相较于现有技术中通过接触轨道控制样品承载台运动的技术方案，本发明实施例通过样品承载台悬浮于基座平台的悬浮面侧并控制样品承载台移动，具有简单的结构，且样品承载台能够具有自由的运动轨迹。同时，本发明实施的磁悬浮工件台中设置有光栅尺，且该光栅尺的光栅尺读数头阵列设置于基座平台的悬浮面，该光栅尺的标尺光栅设置于样品承载台的背面，从而能够在样品承载台运动过程中实时获取样品承载台的位置信息，防止样品承载台运动过程中造成位置丢失，需要重新检测与匹配位置关系，影响检测效率。本发明实施例提供的缺陷检测装置包括本发明实施例提供的磁悬浮工件台，该缺陷检测装置具有简单的结构以及较高的缺陷检测效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种磁悬浮工件台的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基座平台的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种磁悬浮工件台的侧视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种缺陷检测装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种缺陷检测装置的俯视结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种缺陷检测装置侧视结构示意图；

图8是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的侧视结构示意图；

图10是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种磁悬浮工件台，该磁悬浮工件台能够应用于自动检测设备中，该自动检测设备例如可以为自动光学检测设备。图1是本发明实施例提供的一种磁悬浮工件台的结构示意图。如图1，本发明实施例提供的磁悬浮工件台10包括基座平台11、磁悬浮电机12、光栅尺13和至少一个样品承载台14。

其中，磁悬浮电机12包括电机定子121和与至少一个电机动子122；该电机动子122一一对应设置于样品承载台14中；电机定子121设置于基座平台11中；电机动子122与电机定子121之间的作用力控制样品承载台14悬浮于基座平台11的悬浮面1101侧并控制样品承载台14移动；光栅尺13包括光栅尺读数头阵列131和至少一个标尺光栅132；光栅尺读数头阵列131设置于基座平台11的悬浮面1101；样品承载台14包括承载面1401和背离承载面1401的背面1402；样品承载台14的承载面1401用于承载和固定待测样品15；标尺光栅132一一对应设置于所样品承载台14的背面1402；光栅尺读数头阵列131获取标尺光栅132的干涉条纹变化参数，以确定样品承载台14的位置。

具体的，磁悬浮技术是利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。本发明实施例的磁悬浮工件台10设置有磁悬浮电机12，该磁悬浮电机12包括电机定子121和电机动子122。通过将电机定子121设置于基座平台11中，并将电机动子122设置于样品承载台14中，磁悬浮电机12利用磁悬浮技术中电机定子121与电机动子122的励磁磁场之间具有“同性相斥，异性相吸”的原理使得电机动子122带动样品承载台14悬浮于基座平台11的悬浮面1101的上方，同时产生推进力驱使电机动子122带动样品承载台14悬浮状态下运动。此时，样品承载台14的背面1402与基座平台11的悬浮面1101相对。如此，可通过控制推进力的方向和大小等即可改变样品承载台14的运动速率和方向等，而无需设置运动轨道，从而能够简化磁悬浮工件台10的结构；且推进力的方向和大小的控制方式简单，能够使得电机动子12带动样品承载台14朝任意方向运动，从而能够增加样品承载台14的运动自由度。

另外，磁悬浮工件台10中还设置有光栅尺13，该光栅尺13包括光栅尺读数头阵列131和标尺光栅132。通过将光栅尺读数头阵列131设置于基座平台11的悬浮面1101，并将标尺光栅132设置于样品承载台14的背面1402。在电机动子122带动样品承载台14悬浮于基座平台11的悬浮面1101的上方运动时，光栅尺13的光栅尺读数头阵列131能够读取标尺光栅132的干涉条纹变化参数，并由该干涉条纹的变化参数，确定出样品承载台14的所在位置。

示例性的，光栅尺13一般包括光栅尺读数头131和标尺光栅132。光栅尺读数头131由指示光栅、光源、光学元件、光电元件及调整机构等组成。工作时，光源入射到标尺光栅132上，其透射光或者反射光入射到指示光栅，产生干涉条纹，光电元件读取该干涉条纹信息，获得标尺光栅132移动的距离。

本发明实施例中可通过将标尺光栅132移动的距离与参考位置进行比较，获知样品承载台14的位置坐标，从而在电机动子122带动样品承载台14悬浮于基座平台11的悬浮面1101的上方运动时，能够由标尺光栅132移动的距离，实时获取样品承载台14的位置，防止因样品承载台14移动，造成样品承载台14的位置丢失，而需重新检测样品承载台14的位置，影响相应设备的工作效率。同时，将待测样品15固定于样品承载台14的承载面1401，从而能够实时获取待测样品15的位置，并不影响待测样品15在样品承载台14承载面的取放，以在取/放待测样品15后，无需重新对位，进而提高工作效率。

需要说明的是，本发明实施例提供的磁悬浮工件台10中样品承载台14的数量为至少一个，即样品承载台14的数量可以为一个、两个或多个，且每一样品承载台14中均设置有电机动子。图1仅以一个样品承载台为例，本发明实施例对样品承载台的数量并不做具体限定。

可选的，设置于基座平台的悬浮面的光栅尺读数头阵列包括多个光栅尺读数头，且悬浮于基座平台的悬浮面侧运动的样品承载台的背面设置的标尺光栅在基座平台上的正投影至少覆盖四个光栅尺读数头。

示例性的，图2是本发明实施例提供的一种基座平台的俯视结构示意图，图3是本发明实施例提供的一种磁悬浮工件台的侧视结构示意图。结合图2和图3，磁悬浮工件台10可以包括两个样品承载台141和142，该两个样品承载台141和142均悬浮于基座平台11的悬浮面1101的上方运动。设置于样品承载台141的背面的标尺光栅1321在基座平台11上的正投影为1411，设置于样品承载台142的背面的标尺光栅1322在基座平台11上的正投影为1421。其中，正投影1411和1421均覆盖至少四个光栅尺读数头1311(图中为正投影1411和1421均覆盖9个光栅尺读数头1311)。如此，能够确保在任意时刻均能够获知样品承载台14的6自由度位置信息，即样品承载台14在磁悬浮工件台10的空间坐标系上的线位移x、y、z信息和角位移rx、ry、rz信息。此时，光栅尺读数头阵列131可包括至少2×8个光栅尺读数头1311。

需要说明的是，悬浮于基座平台的悬浮面侧运动的样品承载台的背面设置的标尺光栅在基座平台上的正投影至少覆盖四个光栅尺读数头，即可覆盖四个或四个以上的光栅尺读数头；且当磁悬浮工件台包括多个样品承载台时，各样品承载台背面设置的标尺光栅在基座平台上的正投影所覆盖的光栅尺读数头数量可以相同或不同，本发明实施例对此不做具体限定。

可选的，标尺光栅在基座平台的正投影覆盖样品承载台在基座平台的正投影。

示例性的，继续参考图3，标尺光栅1321(1322)在基座平台11的正投影覆盖样品承载台141(142)在基座平台11的正投影。即至少在x方向上，标尺光栅1321(1322)的宽度w13大于等于样品承载台141(142)的宽度w14。如此，能够确保至少在x方向上样品承载台141(142)的各个区域的位置均能够被光栅尺测得，进一步提高获取样品承载台141(142)的位置信息的实时性。

可选的，待测样品的在样品承载台上的正投影位于样品承载台的承载面内。

示例性的，继续参考图3，待测样品151(152)在样品承载台141(142)上的正投影位于样品承载台141(142)的承载面1401内。即在x方向上，待测样品151(152)的宽度w15可小于样品承载台141(142)的宽度w14。如此，可使待测样品151(152)位于样品承载台141(142)的承载面内。

可选的，图4是本发明实施例提供的一种样品承载台的俯视结构示意图。如图4，磁悬浮工件台中还包括位置检测传感器16，该位置检测传感器16设置于样品承载台14的承载面。该位置检测传感器16用于对待测样品15的位置进行检测。其中，位置检测传感器16例如可以包括调焦调平传感器和零位传感器，可通过零位检测传感器检测待测样品15的放置位置，并通过调焦调平传感器检测该待测样品15放置的是否水平，从而能够实现待测样品15的自动对准。

需要说明的是，图4仅为本发明实施例示例性的附图，图4中示出了4个位置检测传感器；本发明实施例中，在能够确定待测样品15的位置信息，实现待测样品15对准的前提下，对位置检测传感器的数量不做具体限定。

本发明实施例还提供了一种缺陷检测装置，该缺陷检测装置能够对待测样品进行缺陷检测，该缺陷检测装置例如可以为自动光学检测装置。图5是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的结构示意图。如图5，本发明实施例提供的缺陷检测装置包括控制模块20、检测模块30和本发明实施例提供的磁悬浮工件台10。其中，缺陷检测装置还包括至少一个检测工位(图中未示出)，磁悬浮工件台10中光栅尺13的光栅尺读数头阵列131覆盖该检测工位；控制模块20用于获取磁悬浮工件台10中光栅尺13确定的样品承载台14的位置信息，并在样品承载台14移动至检测工位时，控制检测模块30对样品承载台14承载的待测样品15进行缺陷检测。

具体的，缺陷检测装置的磁悬浮工件台10中设置有磁悬浮电机，该磁悬浮电机的电机定子121设置于基座平台11中，该磁悬浮电机的电机动子122设置于样品承载台14中，该电机动子122与电机定子121相互作用，使得电机动子122能够带动样品承载台14悬浮于基座平台11的悬浮面的上方，同时产生推进力驱使电机动子122带动样品承载台14悬浮状态下运动，从而无需在缺陷检测装置的磁悬浮工件台10中设置样品承载台14的轨道，能够简化缺陷检测装置的结构；同时，没有轨道的限制，样品承载台14可朝向任意方向运动，从而能够降低缺陷检测装置的控制难度，提高缺陷检测效率。

另外，缺陷检测装置的磁悬浮工件台10中还设置有光栅尺13，该光栅尺13的光栅尺读数头阵列131设置于基座平台11的悬浮面，该光栅尺13的标尺光栅132设置于样品承载台14的背面。在电机动子122带动样品承载台14悬浮于基座平台11的悬浮面的上方运动时，光栅尺13的光栅尺读数头阵列131能够读取标尺光栅132的干涉条纹变化参数，并由该干涉条纹的变化参数，确定出样品承载台14的所在位置，从而能够实时获取样品承载台14的位置，提高检测精度；同时，待测样品15固定于样品承载台14的承载面，从而在取/放待测样品15后，无需重新对位，提高检测效率。

需要说明的是，图5仅为本发明实施例示例性的附图，图5中缺陷检测装置的检测模块的检测区域即可以为缺陷检测装置的检测工位。在本发明实施例中检测工位可以为基座平台的悬浮面上方样品承载台能够到达，且检测模块进行缺陷检测时可检测到的位置。在本发明实施例中缺陷检测装置中的检测工位的数量为至少一个，即检测工位的数量可以为一个或多个，且缺陷检测模块能够对位于任意一个缺陷检测工位的样品承载台承载的待测样品进行缺陷检测；同时，缺陷检测装置中样品承载台的数量也可以为一个或多个，且该样品承载台的数量可与检测工位的数量相同或不同。以下结合附图对本发明实施例的技术方案进行示例性的说明。

可选的，缺陷检测装置的检测工位的数量大于等于2；相应的，检测模块包括与至少两个检测工位一一对应的至少两个检测单元；控制模块还用于控制磁悬浮工件台中磁悬浮电机的电机定子与电机动子之间的作用力，以使样品承载台在不同的检测工位做往返运动，并在样品承载台移动至与检测单元对应的检测工位时，控制该检测单元对样品承载台承载的待测样品进行缺陷检测。

示例性的，图6是本发明实施例提供的一种缺陷检测装置的俯视结构示意图，图7是本发明实施例提供的一种缺陷检测装置侧视结构示意图。结合图6和图7，该缺陷检测装置包括2个检测工位41和42，该两个检测工位41和42分别与检测模块30的检测单元31和检测单元32对应。当样品承载台14运动至检测工位41时，检测单元31对样品承载台14承载的待测样品15进行缺陷检测；当样品承载台14运动至检测工位42时，检测单元32对样品承载台14承载的待测样品15进行缺陷检测。

该两个检测单元31和32所执行的检测内容可以不同，通过控制样品承载台14在检测工位41和检测工位42上做往返运动，能够使检测单元31和检测单元32依次对样品承载台14上承载的待测样品15进行缺陷检测。其中，当待测样品15包括第一检测面和第二检测面，且需要分别对待测样品15的第一检测面和第二检测面进行检测时，可通过第一检测工位，即检测工位41对待测样品15的第一检测面进行检测；可通过第二检测工位，即检测工位42对待测样品15的第一检测面进行检测。

示例性的，待测样品15例如可以为晶圆，第一检测面为该晶圆的正面，第二检测面为该晶圆的背面。当样品承载台14移动至第一检测工位41时，第一检测单元31对样品承载条14承载的晶圆15的正面进行缺陷检测；当样品承载台14移动至第一检测工位42时，第一检测单元32对样品承载条14承载的晶圆15的背面进行缺陷检测。

可选的，图8是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的结构示意图。结合图7和图8，本发明实施例通的缺陷检测装置还包括机械手50。该机械手50能够将位于第一检测工位41的样品承载台14承载的待测样品15的第一检测面移动至第一检测单元31的检测区域内；和/或，机械手50能够将位于第二检测工位42的样品承载台14承载的待测样品15的第二检测面移动至第二检测单元32的检测区域内。

示例性的，第一检测单元31对待测样品15的正面进行缺陷检测，第二检测单元32对待测样品15的背面进行缺陷检测。当样品承载台14承载的待测样品移动至第一检测工位41时，需要对待测样品15的正面进行缺陷检测，若此时，待测样品15的正面与样品承载台14的承载面接触，则需要机械手50对待测样品15进行翻转，以使待测样品15的正面露出，第一检测单元31对待测样品15的正面进行缺陷检测。或者，待测样品15在第一检测工位41上检测完成后，需转移至第二检测工位42进行检测，此时需要机械手50对待测样品15进行翻转，以使待测样品15的背面露出，第二检测单元32对待测样品15的背面进行缺陷检测。

可选的，在检测工位的数量大于等于2时；检测模块包括与至少两个检测工位一一对应的至少两个检测单元；磁悬浮工件台中样品承载台的数量大于等于2；控制模块还用于控制磁悬浮工件台中磁悬浮电机的电机定子与电子动子之间的作用力，以使不同的样品承载台运动至不同的检测工位，并控制检测单元对与检测单元对应的检测工位的样品承载台承载的待测样品进行缺陷检测。

示例性的，图9是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的侧视结构示意图，图10是本发明实施例提供的又一种缺陷检测装置的俯视结构示意图。如图9，缺陷检测装置中可以包括三个检测工位和两个传输工位，即上片传输工位401、测量对准工位402、初检工位403、复检工位404和下片传输工位405。相应的，检测模块可以包括测量对准单元301、初检单元302和复检单元303。磁悬浮工件台中可以包括5个样品承载台141、142、143、144和145，5个样品承载台141、142、143、144和145分别承载待测样品151、152、153、154和155，5个样品承载台中的电机动子分别带动该5个样品承载台在上片传输工位401、测量对准工位402、初检工位403、复检工位404和下片传输工位405中循环运动。且5个样品承载台141、142、143、144和145分别通过其背面设置的标尺光栅1321、1322、1323、1324和1325测量对应的样品承载台的当前位置，从而防止各样品承载台位置丢失。同时，多个样品承载台，分别位于不同的工位，能够进一步提高检测效率。

本发明实施例提供的磁悬浮工件台和缺陷检测装置，能够使承载待测样品的样品承载台实现无轨运动，简化了工件台的结构，提高了样品承载台的运动自由度；同时，通过光栅尺能够实施获取样品承载台的位置信息，无需反复对位，从而能够提高检测效率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。