【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种量测设备的图像采集系统和方法。
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（overlay，ovl）的量测是半导体生产过程中关键工艺的重要环节。对准误差是关键工艺中需要控制的最重要误差之一，它指的是晶圆对准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对准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（ovl model terms），该分布模型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、现有技术中，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时需要进行标记捕获（target acquisition，ta）（包括晶圆量测图像的采集）的操作，同时，为了提高晶圆图像扫描的精度，在进行ta操作的前后均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
技术实现思路
1、本申请提供了一种量测设备的图像采集系统和方法，可减少目标物的图像采集时长，提高目标物基于图像采集实现的对准误差量测效率，适用性强。
2、第一方面，本申请提供一种量测设备的图像采集系统，第一离焦确定模组，用于确定目标物的第一离焦量；第二离焦确定模组，用于确定上述目标物的第二离焦量；第一移动控制模组，用于根据上述第一离焦量控制上述目标物的量测物镜与上述目标物在第一方向上发生相对移动，以对上述目标物进行第一次对焦，以及根据上述第二离焦量控制上述量测物镜与上述目标物在第一方向上发生相对移动，以对上述目标物进行第二次对焦；图像获取模组，用于对第一次对焦后的上述目标物进行图像采集，生成第一图像，上述第一图像用于确定上述目标物是否处于预设位置；以及用于在确定上述目标物处于上述预设位置后，对第二次对焦后的上述目标物进行图像采集，生成第二图像；其中，上述第一离焦量的确定速度大于上述第二离焦量的确定速度，上述第一图像的分辨率小于上述第二图像的分辨率。采用本申请提供的图像采集系统，可通过第一离焦确定模组以较高的速度获取目标物的第一离焦量，使图像采集系统能迅速对目标物进行第一次对焦，在第一次对焦的基础上，第二离焦确定模组以更高的精度获取目标物的第二离焦量，使图像获取模组在第二次对焦后采集到的第二图像为更高清晰度的图像，因此，可减少目标物的图像采集时长，提高目标物的对准误差量测效率，且图像采集系统中各模组结构简单，适用性强。
3、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述第一离焦确定模组包括第一光发射单元和第一光接收单元，在上述确定目标物的第一离焦量的过程中，上述第一光发射单元用于发射第一光束，上述第一光束经上述目标物反射后生成第一反射光信号，上述第一光接收单元用于根据接收到的上述第一反射光信号，确定上述目标物的第一离焦量。采用本申请，通过第一光发射单元发射第一光束并由目标物反射后由第一光接收单元接收，图像采集系统能够迅速获取目标物的第一反射光信号，基于第一反射光信号，第一光接收单元能够快速且准确地计算出目标物的第一离焦量，这种直接的光学测量方法可提高第一离焦量确定的速度，可进一步减少目标物的图像采集时长，提高目标物的对准误差量测效率。
4、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述第一离焦确定模组采用偏心掩膜、差分共焦、斩波法、共轴激光三角法中的其中一种确定上述第一离焦量。采用本申请，可利用特定的光学效应或原理，对目标物的第一离焦量进行精确测量。上述方法具有高测量精度和高稳定性，可有效减少因外界干扰或系统误差导致的测量偏差，从而提高第一离焦量的确定精度。
5、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述第二离焦确定模组包括第二光发射单元、干涉单元和第二光接收单元，上述干涉单元和上述量测物镜固定连接，上述干涉单元包括第一分光镜和参考反射镜；上述第二光发射单元用于发射第二光束，上述第二光束经过上述第一分光镜后生成第三光束和第四光束，上述第三光束经上述参考反射镜反射后生成第二反射光信号，上述第四光束经上述目标物反射后生成第三反射光信号；上述第一移动控制模组还用于在上述干涉单元在上述确定上述目标物的第二离焦量的过程中，控制上述干涉单元与量测物镜移动预设距离；在控制上述干涉单元与上述量测物镜从第一位置初始位置移动至第二位置第一位置的过程中，上述第二光信号接收单元用于接收上述干涉单元和上述量测物镜处于不同位置处时的上述第二反射光信号和上述第三反射光信号，并根据上述第二反射光信号和上述第三反射光信号，确定上述第二离焦量。采用本申请，由于干涉现象对光波的相位差极为敏感，本申请实施方式采用光学干涉原理，通过测量干涉条纹的变化来精确计算第二离焦量，可以实现对目标物的第二离焦量的高精度测量，能够进一步地提高第二次对焦的精度。
6、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述第二光信号接收单元用于根据上述干涉单元和上述量测物镜处于不同位置处时接收到的上述第二反射光信号和上述第三反射光信号，确定上述图像获取模组处于对焦状态时上述干涉单元或上述量测物镜处于的第二位置，根据上述第二位置与上述干涉单元或上述量测物镜的初始位置，确定上述第二离焦量。采用本申请，可利用干涉原理和光信号分析，通过精确测量干涉单元或量测物镜的位置变化，实现对目标物的第二离焦量的高精度确定，因此可进一步提高第二次对焦的精度。
7、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述第一移动控制模组包括第一控制单元和第一驱动单元，第一驱动单元均与上述第二光发射单元和上述干涉单元连接，上述第一控制单元用于控制上述第一驱动单元带动上述第二光发射单元和上述干涉单元在上述第一方向移动。采用本申请，通过第一控制单元和第一驱动单元的引入，使图像采集系统能够精确控制干涉单元在第一方向上的移动。这种精确控制确保了干涉单元能按照预定的轨迹和速度进行移动，从而可进一步提高第二离焦量确定的准确性和稳定性。
8、在第一方面的一种可能的实施方式中，上述图像采集系统包括第二分光镜，上述目标物、上述量测物镜、上述第一分光镜、上述第二分光镜以及上述图像获取模组位于第一光轴上，上述第二光发射单元、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种量测设备的图像采集系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一离焦确定模组包括第一光发射单元和第一光接收单元，在所述确定目标物的第一离焦量的过程中，所述第一光发射单元用于发射第一光束，所述第一光束经所述目标物反射后生成第一反射光信号，所述第一光接收单元用于根据接收到的所述第一反射光信号，确定所述目标物的第一离焦量。
3.根据权利要求2所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一离焦确定模组采用偏心掩膜、差分共焦、斩波法、共轴激光三角法中的其中一种确定所述第一离焦量。
4.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述第二离焦确定模组包括第二光发射单元、干涉单元和第二光接收单元，所述干涉单元和所述量测物镜固定连接，所述干涉单元包括第一分光镜和参考反射镜；
5.根据权利要求4所述的图像采集系统，其特征在于，所述第二光信号接收单元用于根据所述干涉单元和所述量测物镜处于不同位置处时接收到的所述第二反射光信号和所述第三反射光信号，确定所述图像获取模组处于对焦状态时所述干涉单元或所述
6.根据权利要求4所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一移动控制模组包括第一控制单元和第一驱动单元，第一驱动单元均与所述第二光发射单元和所述干涉单元连接，所述第一控制单元用于控制所述第一驱动单元带动所述第二光发射单元和所述干涉单元在所述第一方向移动。
7.根据权利要求4所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统包括第二分光镜，所述目标物、所述量测物镜、所述第一分光镜、所述第二分光镜以及所述图像获取模组位于第一光轴上，所述第二光发射单元、所述第一分光镜以及所述参考反射镜位于第二光轴上，其中，所述第一光轴与所述第二光轴垂直。
8.根据权利要求7所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统包括第三分光镜，所述第二分光镜、所述第三分光镜与所述第二光接收单元位于第三光轴上，所述第三分光镜与所述第一离焦确定模组位于第四光轴上，其中，所述第三光轴与所述第二光轴平行，所述第四光轴与所述第一光轴平行。
9.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一移动控制模组与所述目标物连接，在所述目标物未处于所述预设位置时，所述第一移动控制模组用于控制所述目标物朝第二方向移动，以使所述目标物处于所述预设位置，其中，所述第二方向为与所述第一方向垂直的平面。
10.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统还包括第二移动控制模组，所述第二移动控制模组与所述目标物连接；在所述目标物未处于所述预设位置时，所述第二移动控制模组用于控制所述目标物朝第二方向移动，以使所述目标物处于所述预设位置。
11.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述第二移动控制模组包括第二控制单元和第二驱动单元，所述第二控制单元与所述第二驱动单元连接，所述第二驱动单元与所述目标物连接，所述第二控制单元用于控制所述第二驱动单元带动所述目标物在第二方向移动，其中，所述第二方向为与所述第一方向垂直的平面。
12.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像获取模组还包括位置判断模块，所述位置判断模块用于根据所述第一图像确定所述目标物是否处于所述预设位置。
13.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述目标物上设有图形标记，所述预设位置为所述图形标记处于所述图像获取模组的视场中心时所述目标物在第二方向上的位置，其中，所述第二方向为与所述第一方向垂直的平面。
14.一种量测设备的图像采集方法，其特征在于，包括：
15.根据权利要求14所述的图像采集方法，其特征在于，所述量测设备中包括第一离焦确定模组，所述第一离焦确定模组包括第一光发射单元、第一光接收单元，所述确定目标物的第一离焦量的方法，包括：
16.根据权利要求15所述的图像采集方法，其特征在于，所述基于所述第一光接收单元接收到的所述第一反射光信号，确定所述目标物的第一离焦量的方法，包括：
17.根据权利要求14至16任一项所述的图像采集方法，其特征在于，所述量测设备中包括第二离焦确定模组，所述第二离焦确定模组包括第二光发射单元、干涉单元和第二光接收单元，所述干涉单元包括第一分光镜和参考反射镜，所述获取所述目标物的第二离焦量，包括：
18.根据权利要求17所述的图像采集方法，其特征在于，所述基于所...
【技术特征摘要】
1.一种量测设备的图像采集系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一离焦确定模组包括第一光发射单元和第一光接收单元，在所述确定目标物的第一离焦量的过程中，所述第一光发射单元用于发射第一光束，所述第一光束经所述目标物反射后生成第一反射光信号，所述第一光接收单元用于根据接收到的所述第一反射光信号，确定所述目标物的第一离焦量。
3.根据权利要求2所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一离焦确定模组采用偏心掩膜、差分共焦、斩波法、共轴激光三角法中的其中一种确定所述第一离焦量。
4.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述第二离焦确定模组包括第二光发射单元、干涉单元和第二光接收单元，所述干涉单元和所述量测物镜固定连接，所述干涉单元包括第一分光镜和参考反射镜；
5.根据权利要求4所述的图像采集系统，其特征在于，所述第二光信号接收单元用于根据所述干涉单元和所述量测物镜处于不同位置处时接收到的所述第二反射光信号和所述第三反射光信号，确定所述图像获取模组处于对焦状态时所述干涉单元或所述量测物镜处于的第二位置，根据所述第二位置与所述干涉单元或所述量测物镜的初始位置，确定所述第二离焦量。
6.根据权利要求4所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一移动控制模组包括第一控制单元和第一驱动单元，第一驱动单元均与所述第二光发射单元和所述干涉单元连接，所述第一控制单元用于控制所述第一驱动单元带动所述第二光发射单元和所述干涉单元在所述第一方向移动。
7.根据权利要求4所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统包括第二分光镜，所述目标物、所述量测物镜、所述第一分光镜、所述第二分光镜以及所述图像获取模组位于第一光轴上，所述第二光发射单元、所述第一分光镜以及所述参考反射镜位于第二光轴上，其中，所述第一光轴与所述第二光轴垂直。
8.根据权利要求7所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统包括第三分光镜，所述第二分光镜、所述第三分光镜与所述第二光接收单元位于第三光轴上，所述第三分光镜与所述第一离焦确定模组位于第四光轴上，其中，所述第三光轴与所述第二光轴平行，所述第四光轴与所述第一光轴平行。
9.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一移动控制模组与所述目标物连接，在所述目标物未处于所述预设位置时，所述第一移动控制模组用于控制所述目标物朝第二方向移动，以使所述目标物处于所述预设位置，其中，所述第二方向为与所述第一方向垂直的平面。
10.根据权利要求1至3任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统还包括第二移动控制模组，所述第二移动控制模组与所述目标物连接；在所述目标物未处于所述预设位置时，所述第二移动控制模组用于控制所述目标物朝第二方向...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱烨，王鹏，顾超，鹿楠，周孟航，杨沫，梁瀚朋，
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：
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