【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种晶圆对焦系统。
技术介绍
1、半导体检测技术在半导体生产、封装和测试等流程中发挥着重要的作用，其中，对准误差的量测是半导体生产过程中关键工艺的重要环节。对准误差是上述关键工艺中需要控制的最重要误差之一，它指的是关键工艺操作过程中前层和当层之间的图案对准误差，在晶圆上和曝光场上存在一定的分布规律。为了保证对准误差在阈值范围内，每一个批次的晶圆曝光完毕后需要在套刻量测机台上进行很多标记点的对准误差量测，量测值经过数学处理后得到对准误差的分布模型(overlay model terms)，该分布模型被反馈给半导体生产设备，用于下一个批次晶圆曝光的对准误差控制。为了得到对准误差在晶圆和曝光场上存在分布规律，对准误差量测的标记点需要尽量均匀的分布在整片晶圆上，对准误差的量测过程中主要是通过相机获得同时包含前层和当层的信息的晶圆量测图像(即包含对准误差量测标记点的晶圆扫描图像)，通过晶圆量测图像来获得对准误差。因此，为了提高对准误差的量测精度，晶圆量测图像采集的定位精度也具有极高的要求，需要高精度的晶圆图像扫描的定位技术和自动对焦技术。
2、在提高晶圆图像扫描的定位精度的过程中，在对准误差量测的标记点定位操作的前后可利用白光干涉对焦法来执行一次对焦。白光干涉对焦是一种精度极高(约等于10nm)的对焦技术，但它每一次执行对焦均需要大负载大行程的z向电机(即精度电机)执行约20um行程的扫描运动，这导致白光干涉对焦的每一次流程均需要消耗70ms～80ms的时间，两次白光干涉对焦使得晶圆量测图像的采集耗时
技术实现思路
1、本申请提供了一种晶圆对焦系统，可提高目标晶圆的对准误差量测效率，减少光束干涉信号和量测物镜的位置信号的信号采集时间，提高预测的合焦位置的精确度，适用性强。
2、第一方面，本申请实施例提供一种晶圆对焦系统，包括：追焦传感器、对焦控制器、光电采集板、精调电机和电机控制器；上述对焦控制器用于：从追焦传感器获取目标晶圆的离焦高度模拟信号，基于上述离焦高度模拟信号生成上述目标晶圆的预测合焦位置模拟信号并向上述电机控制器发送上述预测合焦位置模拟信号；上述电机控制器用于：基于上述预测合焦位置模拟信号控制上述精调电机驱动上述量测物镜运动以对上述目标晶圆进行追焦，基于上述量测物镜的运动位置向上述光电采集板发送物镜位置模拟信号；上述光电采集板用于：在接收到上述物镜位置模拟信号时同步获取光束干涉模拟信号，上述光束干涉模拟信号用于：指示上述量测物镜运动过程中在上述光电采集板发生光束干涉得到的光束强度，基于上述光束干涉模拟信号和上述物镜位置模拟信号生成合焦数字信号并向上述对焦控制器发送上述合焦数字信号；上述对焦控制器还用于：基于上述合焦数字信号所指示的上述光束强度的强度峰值和上述量测物镜的运动位置生成指示上述量测物镜的合焦位置的指示信号，并向上述电机控制器发送上述指示信号，上述指示信号用于：触发上述电机控制器控制上述精调电机驱动上述量测物镜运动至上述合焦位置以对上述目标晶圆进行对焦。
3、采用该实施方式，可通过追焦传感器获取离焦高度模拟信号，通过对焦控制器基于离焦高度模拟信号生成预测合焦位置模拟信号以触发精调电机追焦，从而可省去通过白光干涉对焦采集光束干涉信号和量测物镜的位置信号的时间，进而可提高目标晶圆的对准误差量测效率；此外，还可通过光电采集板同步采集光束干涉模拟信号和物镜位置模拟信号以生成合焦数字信号，通过合焦数字信号生成合焦位置的指示信号触发精调电机对目标晶圆进行对焦，可提高预测的合焦位置的精确度，适用性强。
4、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述对焦控制器包括第一模数转换模块、数模转换模块和微控制器；上述微控制器连接上述第一模数转换模块和上述数模转换模块；上述第一模数转换模块用于：从追焦传感器获取上述离焦高度模拟信号，对上述离焦高度模拟信号进行模数转换并向上述微控制器发送离焦高度数字信号；上述微控制器用于：基于上述离焦高度数字信号生成预测合焦位置数字信号并向上述数模转换模块发送上述预测合焦位置数字信号；上述数模转换模块用于：对上述预测合焦位置数字信号进行数模转换以生成上述预测合焦位置模拟信号，并向上述电机控制器输出上述预测合焦位置模拟信号。采用该实施方式，可通过模数转换模块将离焦高度模拟信号转换为离焦高度数字信号进行数字信号处理，由于数字信号相较于模拟信号精度更高，处理过程更为简便，且抗干扰能力强，因此可提升生成的预测合焦位置数字信号的精确度；此外，还可通过数模转换以将预测合焦位置数字信号转换为预测合焦位置模拟信号以控制电机控制器等设备，通过模拟信号进行控制可避免采用不同协议的两个数字信号接口之间的编码转换，因此控制速度快，可进一步提高目标晶圆的对准误差量测效率。
5、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述光电采集板包括第一隔离电路、第二隔离电路、光电二极管和第二模数转换模块；上述第二模数转换模块连接上述第一隔离电路和上述第二隔离电路，上述第二隔离电路连接上述光电二极管；上述第一隔离电路用于：从上述电机控制器接收上述物镜位置模拟信号，基于上述物镜位置模拟信号向上述第二模数转换模块输出目标物镜位置模拟信号；上述第二隔离电路用于：获取上述量测物镜运动过程中在上述光电二极管上发生光束干涉得到的光束强度对应的上述光束干涉模拟信号，基于上述光束干涉模拟信号向上述第二模数转换模块输出目标光束干涉模拟信号；上述第二模数转换模块用于对上述目标物镜位置模拟信号和上述目标光束干涉模拟信号进行模数转换以生成上述合焦数字信号并向上述对焦控制器发送上述合焦数字信号。采用该实施方式，电机控制器和第二数模转换模块之间可通过第一隔离电路进行信号隔离，光电二极管和第二数模转换模块之间可通过第二隔离电路进行信号隔离，可减少信号干扰，提高合焦数字信号的精确度，因此可进一步提高基于合焦数字信号生成的合焦位置的精确度。
6、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述第一隔离电路包括第一运算放大器、连接器和第一电阻；上述第一电阻连接上述第一运算放大器的第一连接端和第二连接端，上述第一运算放大器的第二连接端作为上述第一述隔离电路的输出端，上述第一运算放大器的第一连接端和上述第一运算放大器的第三连接端作为上述第一隔离电路的输入端，上述第一运算放大器的第三连接端通过上述连接器接地，上述第一运算放大器的第四连接端和上述第一运算放大器的第五连接端连接电源。采用该实施方式，可基于第一运算放大器组成用于：信号隔离的第一隔离电路(即跟随电路)，并通过连接器连接电机控制器和地，且第一隔离电路中的电子元件轻简，装载灵活，适用性强。
7、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述第二隔离电路包括第二运算放大器、第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶圆对焦系统，其特征在于，包括：追焦传感器、对焦控制器、光电采集板、精调电机和电机控制器；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对焦控制器包括第一模数转换模块、数模转换模块和微控制器；所述微控制器连接所述第一模数转换模块和所述数模转换模块；
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述光电采集板包括第一隔离电路、第二隔离电路、光电二极管和第二模数转换模块；所述第二模数转换模块连接所述第一隔离电路和所述第二隔离电路，所述第二隔离电路连接所述光电二极管；
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一运算放大器、连接器和第一电阻；所述第一电阻连接所述第一运算放大器的第一连接端和第二连接端，所述第一运算放大器的第二连接端作为所述第一述隔离电路的输出端，所述第一运算放大器的第一连接端和所述第一运算放大器的第三连接端作为所述第一隔离电路的输入端，所述第一运算放大器的第三连接端通过所述连接器接地，所述第一运算放大器的第四连接端和所述第一运算放大器的第五连接端连接电源。
5.根据权利要求3或4所述的系统
6.根据权利要求2-5任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一分光镜、第二分光镜和第三分光镜；
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光源、参考物镜和参考反射镜；
8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电源；所述电源用于为所述追焦传感器、所述对焦控制器、所述电机控制器、所述光电采集板和所述精调电机供电。
9.根据权利要求2-7任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括存储器；所述存储器与所述微控制器相连，其中，所述存储器用于存储程序代码，以使所述微控制器调用所述存储器所存储的程序代码以进行数字信号处理。
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆对焦系统，其特征在于，包括：追焦传感器、对焦控制器、光电采集板、精调电机和电机控制器；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对焦控制器包括第一模数转换模块、数模转换模块和微控制器；所述微控制器连接所述第一模数转换模块和所述数模转换模块；
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述光电采集板包括第一隔离电路、第二隔离电路、光电二极管和第二模数转换模块；所述第二模数转换模块连接所述第一隔离电路和所述第二隔离电路，所述第二隔离电路连接所述光电二极管；
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一运算放大器、连接器和第一电阻；所述第一电阻连接所述第一运算放大器的第一连接端和第二连接端，所述第一运算放大器的第二连接端作为所述第一述隔离电路的输出端，所述第一运算放大器的第一连接端和所述第一运算放大器的第三连接端作为所述第一隔离电路的输入端，所述第一运算放大器的第三连接端通过所述连接器接地，所述第一运算放大器的第四连接端和所述第一运算放大器的第五连接端连接电源。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述第二隔离电路包括第二运算放大器、第二电阻、第三电阻和电容；所述第二电阻连接所述第二运算放大...
【专利技术属性】
技术研发人员：鹿楠，朱烨，王鹏，董海，李渭平，
申请(专利权)人：深圳市新凯来工业机器有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。