一种晶圆缺陷测试仪用气浮轨道水平度精密稳定装置的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种晶圆缺陷测试仪用气浮轨道水平度精密稳定装置。

背景技术：

晶圆缺陷测试仪是晶圆参数测量仪中的一种，主要针对半导体晶片的表面缺陷进行检查分析，包括划伤和图形缺陷等。晶圆缺陷测试仪是基于一个水平放置的工作平台的，工作平台上放置有多轴移动平台，半导体晶片的样品放置在多轴移动平台上，多轴移动平台的每个轴的位移精度均为微米级，从而实现电镜下对半导体晶片样品的精准移动检测。由于高精度控制的需要，因此对工作平台的水平度要求很高，以保证多轴移动平台向各个方向移动时阻力相同且精确停位。

当前晶圆缺陷测试仪的工作平台通过手动旋转升降脚杯调整静态水平点，采用弹簧装置缓冲多轴移动平台和外部环境震动导致的压力变化，一方面，手动旋转升降脚杯精度低，且容易受主观因素影响，水平度较差；另一方面，弹簧装置仅能对震动起到缓冲作用，存在反复震动的情况，稳定性较差。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种晶圆缺陷测试仪用气浮轨道水平度精密稳定装置，该装置可以实现对工作平台的水平度的高精度和高稳定性控制，使得放置在工作平台上的多轴移动平台可以实现对半导体晶片的样品的高精度控制。

本实用新型的技术方案如下：

一种晶圆缺陷测试仪用气浮轨道水平度精密稳定装置，该气浮轨道水平度精密稳定装置包括设备框体、至少两个气浮装置、工作平台、水平传感器和主控器，至少两个气浮装置均匀分布在设备框体和工作平台之间，各个气浮装置的结构相同，每个气浮装置包括支撑脚、气浮腔、通气管、气泵、位置条、传感器安装板、上限位传感器、下限位传感器、上预警传感器和下预警传感器，支撑脚固定在工作平台的下表面，气浮腔呈中空的腔体结构，气浮腔固定在设备框体的上表面，支撑脚伸入气浮腔中，支撑脚与气浮腔之间通过密封件进行气密密封，气浮腔通过通气管连通气泵，气浮腔中充有压缩空气；传感器安装板固定在设备框体的上表面，上限位传感器、下限位传感器、上预警传感器和下预警传感器分别固定在传感器安装板上，上预警传感器、上限位传感器、下限位传感器和下预警传感器依次从上至下位于不同的水平高度位置，位置条固定在工作平台的下表面，位置条与上预警传感器、上限位传感器、下限位传感器和下预警传感器配合；主控器固定在工作平台或设备框体上，各个气浮装置中的上限位传感器、下限位传感器、上预警传感器和下预警传感器分别电性连接主控器，主控器连接并控制各个气浮装置中的气泵；水平传感器固定在工作平台上，水平传感器电性连接主控器。

其进一步的技术方案为，上限位传感器、下限位传感器、上预警传感器和下预警传感器均采用对射型光电传感器实现，传感器安装板包括两个平行设置的安装板，每个对射型光电传感器中的发射端和接收端分别固定在两个安装板上并对向设置，位置条置于两个安装板之间。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种晶圆缺陷测试仪用气浮轨道水平度精密稳定装置，该装置根据固定在工作平台上的水平传感器的反馈数据，通过气泵输出的压缩空气精确控制工作平台各个区域的高度，通常是控制工作平台各个角的高度从而调节工作平台的水平度，水平度具有数据化标准，可以避免主观判断带来的不确定性，同时压缩空气调节工作平台的高度，静态水平度控制精度高、无反复震动问题，可以良好的屏蔽放置在工作平台上的多轴移动平台和外部环境震动对工作平台水平度的影响，实现水平度的稳定控制，使得放置在工作平台上的多轴移动平台可以实现对半导体晶片的样品的高精度控制。

附图说明

图1是本申请公开的晶圆缺陷测试仪用气浮轨道水平度精密稳定装置的结构图。

图2是本申请公开的气浮轨道水平度精密稳定装置的剖视图。

图3是本申请公开的气浮轨道水平度精密稳定装置中的气浮装置的结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种晶圆缺陷测试仪用气浮轨道水平度精密稳定装置，请参考图1-3，该气浮轨道水平度精密稳定装置包括设备框体1、至少两个气浮装置2、工作平台3、水平传感器和主控器4，至少两个气浮装置2均匀分布在设备框体1和工作平台3之间，在本申请中，设备框体1和工作平台3均为矩形结构，则装置包括四个气浮装置2，四个气浮装置2分别设置在设备框体1和工作平台3的四个角处。设备框体1作为整个装置的底座通常置于水平面上，工作平台3的上表面放置晶圆缺陷测试仪中用于承载半导体晶片样品的多轴移动平台。

主控器4固定在工作平台3或设备框体1上，图2以主控器4固定在工作平台3的下表面为例，主控器4可以由任意具有数据处理和功能控制的市售设备实现，比如单片机，例如常用的STM32系列单片机，再比如PLC控制器，本申请不作限定。水平传感器固定在工作平台3上，图1-3中未示出水平传感器，本领域技术人员可以理解，水平传感器可以固定在工作平台3的表面，也可以嵌入在工作平台3中，水平传感器为市售模组，可以根据需要购买合适的型号，固定在工作平台3上的水平传感器可以测量工作平台3的水平度，水平传感器电性连接主控器4从而将工作平台3的水平度发送给主控器4。

各个气浮装置2的结构相同，具体请参考图3的放大示意图，每个气浮装置2包括支撑脚21、气浮腔22、通气管23、气泵、位置条24、传感器安装板25、上限位传感器26、下限位传感器27、上预警传感器28和下预警传感器29。支撑脚21固定在工作平台3的下表面，气浮腔22呈中空的腔体结构，气浮腔22固定在设备框体1的上表面。支撑脚21伸入气浮腔22中，支撑脚21与气浮腔22之间通过软性的密封件20进行气密密封，比如采用密封圈。气浮腔22通过通气管23连通气泵，如图2和图3所示，在本申请中，通气管23穿过设备框体1并从设备框体1的侧面引出连接气泵，图中未示出气泵，气泵通常固定在设备框体1上，支撑脚21、气浮腔22、通气管23和气泵之间构成一个密封空间，密闭空间中充有压缩空气，支撑脚21在压缩空气的作用下浮起。主控器4连接并控制各个气浮装置2中的气泵从而向相应的气浮腔22中充入压缩气体或为气浮腔22排气，主控器4通过控制气浮腔22中充入的压缩空气的量来控制气浮腔22中的压缩空气的压强，压强大小不同时，支撑脚21浮起的高度不同，从而支撑工作平台3的水平高度的变化。

传感器安装板25固定在设备框体1的上表面，上限位传感器26、下限位传感器27、上预警传感器28和下预警传感器29分别固定在传感器安装板25上，上预警传感器28、上限位传感器26、下限位传感器27和下预警传感器29依次从上至下设置在不同的水平高度位置，上限位传感器26、下限位传感器27、上预警传感器28和下预警传感器29分别电性连接主控器4。在本申请中，上限位传感器26、下限位传感器27、上预警传感器28和下预警传感器29均采用对射型光电传感器实现，则传感器安装板25包括两个平行设置的安装板，每个对射型光电传感器中的发射端和接收端分别固定在两个安装板上并对向设置，如图3所示。

位置条24固定在工作平台3的下表面，位置条24与上限位传感器26、下限位传感器27、上预警传感器28和下预警传感器29配合，位置条24与传感器配合表示位置条24在工作平台3带动下升降至不同位置时，可以被相应的传感器感应到，在本申请的结构中，位置条24置于两个安装板之间，当位置条24在工作平台3的带动下升降时，位置条24可以挡在相应的传感器的发射端和接收端之间，使得接收端接收不到发射端发出的信号，从而被相应位置的传感器感应到，本领域技术人员可以理解的是，位置条24采用不透光的硬性材料制成。主控器4通过各个传感器感应到的信号可以确定位置条24的位置，从而确定工作平台3的高度。比如当上预警传感器28和上限位传感器26感应到位置条24而下限位传感器27和下预警传感器29未感应到位置条24时，表示位置条24的端位于上限位传感器26和下限位传感器27之间，如图3所示的状态，本申请不一一举例说明各个传感器感应信号的其他组合所表示的位置条24的位置的情况。

本申请对该气浮轨道水平度精密稳定装置的工作过程简单介绍如下：

主控器4控制各个气浮装置2中的气泵的动作从而控制各个气浮装置2中的气浮腔22内压缩空气的压强，从而控制各个支撑脚21的浮起高度，进而控制工作平台3的高度，本申请中装置的四个角处设置的四个气浮装置2分别控制工作平台3四个角的高度，上限位传感器26和下限位传感器27构成一组限位，主控器4通过上限位传感器26和下限位传感器27控制位置条24端部在合理位置范围内调整，为气泵的控制提供限制，保证压缩空气的气压不会过大或过小，在该合理位置范围内调节工作平台3四个角的高度，同时通过水平传感器实时监测工作平台3的水平度，根据工作平台3的水平度变化动态调整各个气泵的动作进而调节四个角的高度直至达到高精度的水平度和稳定性。同时上预警传感器28和下预警传感器29构成另一组限位，主控器4通过上预警传感器28和下预警传感器29控制位置条24端部的最大位置范围，为支撑脚21的位置提供限制，保证支撑脚21不会过高也不会过低，实际应用可以是：下预警传感器29的位置作为复位位置，该位置通常是气浮腔22中没有压缩空气时位置条24端部所在位置，该位置即为整个装置上电时位置条24端部所在的初始位置，当出现断电以及运行异常等突发情况时直接放气使位置条24端部回到该位置，也即回到四个传感器都能感应到位置条24的位置。上预警传感器28的位置限制了支撑脚21浮起的最高位置，当因为意外振动或其他原因导致压力骤变使得支撑脚21超出上限位传感器26或下限位传感器27时，通常是超出上限位传感器26时，直接放气使位置条24端部回到复位位置。需要说明的是，本申请重点在于公开该气浮轨道水平度精密稳定装置的结构，本领域技术人员根据本申请公开的结构就可以确定该装置的工作原理，本申请上述介绍只是为了说明该装置的工作过程以更好的展示该装置的功能，具体如何控制和配置可以根据实际需要设定，本申请并不做限定。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。